JP2006201226A - Optical coupler - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To have a wide usable range of environmental temperatures and to obtain stable optical characteristics. <P>SOLUTION: A lens member 55 is stuck to a lead frame 36 through a transparent adhesive resin 41 and is not transfer-molded by a sealant 37. As a result, the transparent adhesive resin 41 can be used as a buffer member for a thermal stress due to a difference in the linear expansion coefficient between the lead frame 36 and the lens member 55. Use of a low Young's modulus resin such as a silicone based resin can greatly reduce the thermal stress affecting the lens member 55 and thereby prevent the lens member 55 from being damaged or deformed. Further, the linear expansion coefficient can be reduced by adding a filler to the sealant 37, which enables the optical coupler to be used under an environment of wider temperature range such as -40 to 115°C. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、光学素子を有する光結合器に関し、詳しくは、光ファイバを伝送媒体とした家庭内通信や自動車内通信やLAN(Local Area Network)等に使用可能な光結合器に関する。 This invention relates to an optical coupler having an optical element and, more particularly, to an optical coupler which can be used in an optical fiber transmission medium and the home communications, automobiles in communication, LAN (Local Area Network) or the like.

従来より、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)やフォトダイオード(PD:Photo Diode)等の光学素子と光ファイバとを光学的に結合させる光結合器が知られており、機器間や家庭内や自動車内等での光通信に利用されている。 Conventionally, a light emitting diode (LED: Light Emitting Diode) and a photodiode (PD: Photo Diode) optical element and the optical coupler to an optical fiber optically coupled are known, such as, Ya between devices and homes It is optical communication to use in-car or the like. 一般に、光結合器は、光学素子を透明モールド樹脂により封止(トランスファーモールド)したものと、金属性のケースの中に気密封止(ハーメチックシール)したものが知られている。 In general, the optical coupler, to that sealing (transfer molding) a transparent mold resin optical elements, are known those hermetically sealed (hermetic seal) into the metallic casing.

図9は、第1の従来技術としての光結合器1の縦断面を示す。 Figure 9 shows a longitudinal sectional view of the optical coupler 1 as a first conventional art. この光結合器1は、リードフレーム2に光学素子3が搭載され、その光学素子3は透明モールド樹脂4によってトランスファーモールドされている。 The optical coupler 1, an optical element 3 is mounted on the lead frame 2, the optical element 3 are transfer molded with a transparent mold resin 4. 尚、透明モールド樹脂4における光学素子3の光学面(光が入出射する面)5と対向する位置には、レンズ部6が形成されている。 The optical surface of the optical element 3 in the transparent mold resin 4 at a position opposed to the (light faces incoming and outgoing) 5, a lens portion 6 is formed. また、光学素子3とリードフレーム2とは、ボンディングワイヤ8によって電気的に接続されている。 Further, the optical element 3 and the lead frame 2 are electrically connected by a bonding wire 8.

上記構成の光結合器1においては、上記光学素子3が発光素子である場合には、光学面5から出射された光は、透明モールド樹脂4内を透過し、レンズ部6によって集光されて光ファイバ7の端面7aに向かって出射される。 In the optical coupler 1 having the above structure, when the optical element 3 is a light-emitting element, light emitted from the optical surface 5 is transmitted through the transparent mold resin 4, it is condensed by the lens portion 6 It is emitted toward the end face 7a of the optical fiber 7. そして、こうして出射されたレンズ部6からの光は光ファイバ7に入射する。 Then, thus the light from the lens unit 6, which is emitted is incident on the optical fiber 7.

また、上記光学素子3が受光素子である場合には、光ファイバ7の端面7aから出射された光は、透明モールド樹脂4のレンズ部6によって集光されて透明モールド樹脂4内を透過し、光学面5に入射する。 Further, when the optical element 3 is a light receiving element, light emitted from the end face 7a of the optical fiber 7 is condensed through the transparent mold resin 4 by the lens portion 6 of the transparent mold resin 4, incident on the optical surface 5. こうにして、光ファイバ7と光学素子3とが光伝達可能な状態に、所謂光学的に結合されるのである。 In the way, the optical fiber 7 and the optical element 3 Hikari Toga transmissible state, is being called optically coupled.

図10は、第2の従来技術としての光結合器11の縦断面を示す(特許文献1(特開昭60‐12782号公報(図3)))。 Figure 10 shows a longitudinal sectional view of the optical coupler 11 as a second prior art (Patent Document 1 (JP-60-12782 discloses (Fig. 3))). この光結合器11は、リードフレーム13の光ファイバ14側とは反対側の面(以下、裏面という)13aにおける貫通穴15の位置に光学素子12が配置され、透明モールド樹脂16によってトランスファーモールドされている。 The optical coupler 11 is opposite to the surface from the optical fiber 14 of the lead frame 13 (hereinafter, the rear surface of) the optical element 12 is disposed at the position of the through hole 15 in 13a, is transfer molded with a transparent mold resin 16 ing.

上記構成の光結合器11においては、上記光学素子12の光学面17に対して入出射する光は、貫通穴15を通過すると共に、透明モールド樹脂16を透過して、光ファイバ14の端面14aに対して入出射する。 In the optical coupler 11 having the above configuration, light incident and exit with respect to the optical surface 17 of the optical element 12 is configured to pass through the through hole 15, passes through the transparent mold resin 16, the end face 14a of the optical fiber 14 to input and output against.

このような光結合器11においては、上記光学素子12とリードフレーム13とを電気的に接続するボンディングワイヤ18を、リードフレーム13の裏面13a側に配置することができる。 In such an optical coupler 11, the bonding wires 18 for electrically connecting the optical element 12 and the lead frame 13 can be placed on the back surface 13a side of the lead frame 13. したがって、上記光結合器1の場合に比して、光学素子12と光ファイバ14との間隔を狭く(つまり、光ファイバ14側の透明モールド樹脂16の厚みを薄く)することができ、LEDのように放射角度の大きい発光素子を光学素子12として使用する場合には、光の利用効率を改善できる効果がある。 Therefore, as compared with the case of the optical coupler 1, reduce the distance between the optical element 12 and optical fiber 14 (i.e., the thickness of the optical fiber 14 side of the transparent molded resin 16 thinner) can be, LED of when using a large light-emitting element of radiation angle as the optical element 12, as an effect which can improve the utilization efficiency of light.

図11は、第3の従来技術としての光結合器21の縦断面図を示す(特許文献2(特開昭59‐180515号公報(図2)))。 Figure 11 shows a longitudinal sectional view of an optical coupler 21 as a third prior art (Patent Document 2 (JP 59-180515 discloses (Fig. 2))). この光結合器21は、光学素子22が金属ステム23の凹部23aの底部に配置され、レンズ24が設けられたレンズキャップ25によってハーメチックシールされている。 The optical coupler 21, the optical element 22 is arranged in the bottom of the recess 23a of the metal stem 23, the lens 24 is hermetically sealed by a lens cap 25 provided. 尚、光学素子22とリード端子26とは、ボンディングワイヤ27によって電気的に接続されている。 Incidentally, the optical element 22 and the lead terminals 26 are electrically connected by a bonding wire 27.

上記構成の光結合器21においては、上記光学素子22に対して入出射する光は、レンズキャップ25のレンズ24によって集光されて、光ファイバ28の端面28aに対して入出射する。 In the optical coupler 21 having the above configuration, light incident and exit with respect to the optical element 22 is condensed by the lens 24 of the lens cap 25, which input and output to the end face 28a of the optical fiber 28.

しかしながら、上記各従来の光結合器においては以下のような問題がある。 However, in the above conventional optical coupler has the following problems. すなわち、上記第1および第2の従来技術では、光学素子3,12をリードフレーム2,13に配置し透明モールド樹脂4,16によって封止する構成をとっている。 That is, in the first and second prior art adopts the structure for sealing the arrangement transparent mold resin 4, 16 on the lead frame 2 and 13 of the optical element 3 and 12. この場合には、透明モールド樹脂4,16とリードフレーム2,13との線膨張係数差が大きいために、光結合器1,11を使用することが可能な環境温度が限定されるという問題がある。 In this case, the linear expansion coefficient difference between the transparent mold resin 4, 16 and the lead frame 2, 13 is large, a problem that the ambient temperature which can be used an optical coupler 1, 11 is limited is there.

すなわち、上記第1の従来技術においては、一般に、上記透明モールド樹脂4として使用されるエポキシ系の樹脂の線膨張係数は60ppm/K〜70ppm/Kである。 That is, in the above-described first prior art, generally, the linear expansion coefficient of the epoxy resin to be used as the transparent mold resin 4 is 60ppm / K~70ppm / K. それに対し、リードフレーム2に使用される銅等の線膨張係数は20ppm/K程度であり、線膨張係数の差が大きいことから、環境温度が変化した場合には透明モールド樹脂4とリードフレーム2との界面に大きな熱応力が発生する。 In contrast, the coefficient of thermal expansion of copper or the like used in the lead frame 2 is about 20 ppm / K, the linear difference in expansion coefficient from that large, if the environmental temperature changes transparent mold resin 4 and the lead frame 2 large thermal stress is generated at the interface between. そのために、透明モールド樹脂4が破損(ひび割れ)すること、透明モールド樹脂4がリードフレーム2から剥離すること、レンズ部6が変形して光学特性が変化する等の問題がある。 Therefore, the transparent mold resin 4 is damaged (cracked), the transparent mold resin 4 is peeled off from the lead frame 2, there are problems such that the lens unit 6 changes the optical characteristic deformed.

また、上記第2の従来技術においては、上記リードフレーム13の貫通穴15に入った透明モールド樹脂16が、熱応力によって光学素子12の表面から剥離し、光学素子12の特性が変化する(例えば、光学素子12がLEDの場合には、透明モールド樹脂16の剥離によって光学面17が光学素子12と接する面の屈折率が変化して光取り出し効率が変化する)という問題がある。 In the above second prior art, a transparent mold resin 16 that has entered the through-hole 15 of the lead frame 13, detached from the surface of the optical element 12 due to thermal stress, the characteristics of the optical element 12 changes (e.g. , the optical element 12 is in the case of LED, there is a problem that the transparent optical surface 17 by the peeling of the mold resin 16 by the refractive index change of the surface efficiency changes light extraction in contact with the optical element 12). 一方において、モールド樹脂にフィラーを添加することによって線膨張係数を低減できることが知られているが、この場合は、透明モールド樹脂16が白濁してしまい、光学特性が劣化(透過率が低下)するため、光結合器11に利用することが困難である。 On the other hand, it is known that can reduce the linear expansion coefficient by the addition of filler to the mold resin, in this case, would be cloudy transparent mold resin 16, the optical characteristics deteriorate (transmittance decreases) to Therefore, it is difficult to use the optical coupler 11. 以上のことから、光結合器11の使用環境温度は−20℃から80℃程度に限定されている。 From the above, the environmental temperature used for the optical coupler 11 is limited to approximately 80 ° C. from -20 ° C..

また、上記第3の従来技術においては、上述したようにハーメチックシールを用いている。 In the above third prior art uses a hermetic seal as described above. その場合には、上記第2の従来技術で述べたような熱応力の影響は小さいが、金属ステム23を使用するため光結合器21の価格が高くなると共に、小型化が困難であるという問題がある。 In that case, a problem that the second but the effect of prior art mentioned above thermal stress smaller, with the price of the optical coupler 21 to a metal stem 23 is increased, miniaturization is difficult there is. また、光学素子22とレンズキャップ25との間に空気層ができるため、光の反射損失が大きいという問題もある。 Further, since it is the air layer between the optical element 22 and lens cap 25, there is a problem that the reflection loss of light is large.
特開昭60‐12782号公報(図3) JP 60-12782 discloses (Figure 3) 特開昭59‐180515号公報(図2) JP 59-180515 discloses (Fig. 2)

そこで、この発明の課題は、使用可能な環境温度範囲が広く、安定した光学特性を得ることができ、小型で低コストな光結合器を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention has a wide environmental temperature range available, it is possible to obtain stable optical properties is to provide a low-cost optical couplers compact.

上記課題を解決するため、この発明の光結合器は、 To solve the above problems, an optical coupler of the present invention,
光学素子と、 And the optical element,
上記光学素子が搭載されると共に、上記光学素子と電気的に接続されたリードフレームと、 Together with the optical element is mounted, the lead frame is electrically connected to the optical element,
上記光学素子に対して入射あるいは出射する光を集光するレンズを含むレンズ部材とを備え、 Light entering or exiting with respect to the optical element and a lens member including a lens for focusing,
上記レンズ部材は、上記レンズが、上記光学素子における光が入射あるいは出射する面である光学面に対向するように配置されており、 The lens member, said lens is disposed such that the light in the optical element is opposite the optical surface is a surface incident or emitted,
上記レンズ部材と上記光学素子の光学面との間には透明樹脂が介在していることを特徴としている。 Between the optical surface of the lens member and the optical element is characterized in that the transparent resin is interposed.

上記構成によれば、上記第1の従来技術における光結合器1のごとく素子の封止を兼ねたトランスファーモールドで形成されたレンズに比して、小型のレンズを使用することができ、上記レンズ部材に掛かる熱応力を低減することができる。 According to the above arrangement, as compared to the first lens formed by transfer molding, which also serves as a seal element as the optical coupler 1 in the prior art, allows the use of small lenses, the lens thermal stress on the member can be reduced. したがって、上記レンズ部材の変形や破損や上記リードフレームからの剥離を生じ難くできる。 Therefore, it hardly occurs peeling from deformation and breakage and the lead frame of the lens member. さらに、上記透明樹脂を、上記リードフレームと上記レンズ部材との線膨張係数差によって上記リードフレームと上記レンズ部材との間に生じる熱応力の緩衝部材として用いることができる。 Further, the transparent resin can be used as a buffer member of the thermal stress generated between the lead frame and the lens member by a difference in linear expansion coefficient between the lead frame and the lens member. したがって、広い温度範囲で使用することが可能になる。 Therefore, it is possible to use a wide temperature range. さらに、上記レンズ部材と上記光学素子の光学面との間には透明樹脂が介在しているので、上記光学素子の光学面を保護することができる。 Furthermore, between the optical surface of the lens member and the optical element because the transparent resin is interposed, it is possible to protect the optical surface of the optical element.

また、1実施の形態の光結合器では、 Further, in the optical coupler of one embodiment,
上記透明樹脂は、上記リードフレームにおける上記レンズ部材が配置されている側の面上にも広がっており、 The transparent resin is spread also on the surface where the lens member is disposed in the lead frame,
上記レンズ部材は、上記リードフレームの面上に広がっている上記透明樹脂を介して上記リードフレームに接着されており、上記リードフレームとは直接接触しないようになっている。 The lens member through the transparent resin is spread on the surface of the lead frame is bonded to the lead frame, so as not to contact directly with the lead frame.

この実施の形態によれば、上記レンズ部材は、上記リードフレームとは直接接触しないため、上記透明樹脂による熱応力の緩衝効果が高くなり、上記レンズ部材に掛かる熱応力を確実に低減させることができる。 According to this embodiment, the lens member, since the above lead frame is not in direct contact, the buffer effect of the thermal stress due to the transparent resin becomes high, making it possible to reliably reduce the thermal stress exerted on the lens member it can.

また、1実施の形態の光結合器では、 Further, in the optical coupler of one embodiment,
上記透明樹脂は、ヤング率が1GPa以下である。 The transparent resin has a Young's modulus is less than 1 GPa.

この実施の形態によれば、上記透明樹脂としてヤング率が1GPa以下の樹脂を使用することによって、上記透明樹脂は上記レンズ部材と上記リードフレームとの間に作用する熱応力のより良い緩衝部材として機能することができる。 According to this embodiment, by having a Young's modulus as the transparent resin is use less resin 1 GPa, the transparent resin as a better cushioning member of the thermal stress acting between the lens member and the lead frame it is possible to function. したがって、より広い温度範囲での使用が可能となる。 Therefore, it is possible to use in a wider temperature range.

また、1実施の形態の光結合器では、 Further, in the optical coupler of one embodiment,
上記透明樹脂は、シリコン系化合物である。 The transparent resin is a silicon-based compound.

この実施の形態によれば、上記透明樹脂としてシリコン系化合物を用いるので、上述した熱応力の緩衝効果と上記光学素子の封止効果との両方を得ることができる。 According to this embodiment, since a silicon-based compound as the transparent resin, it is possible to obtain both the sealing effect of the buffering effect and the optical element of the above-mentioned thermal stress.

また、1実施の形態の光結合器では、 Further, in the optical coupler of one embodiment,
少なくとも上記レンズ部材および上記透明樹脂を除く部分を、フィラー入りの樹脂で封止している。 A portion except at least said lens member and the transparent resin seals in filler-containing resin.

この実施の形態によれば、線膨張係数が上記リードフレームや上記光学素子やボンディングワイヤ等に近いフィラー入り樹脂によって封止されるために、上記リードフレームや上記光学素子等に対する熱応力の影響が低減される。 According to this embodiment, since the linear expansion coefficient is sealed by filler-containing resin close to the lead frame and the optical element and the bonding wire or the like, the influence of thermal stress on the lead frame and the optical element or the like It is reduced. したがって、さらに広い温度範囲で使用することが可能になる。 Therefore, it is possible to use in a wider temperature range.

また、1実施の形態の光結合器では、 Further, in the optical coupler of one embodiment,
上記フィラー入り樹脂に、上記レンズ部材と上記光学素子の光学面との間に充填された上記透明樹脂が上記レンズ部材の領域を超えて広がることを防止する樹脂溜まり部を設けている。 In the filler-containing resin is provided with a resin reservoir that filled the transparent resin can be prevented from spreading beyond the region of the lens member between the optical surface of the lens member and the optical element.

この実施の形態によれば、上記レンズ部材と上記光学素子の光学面との間に充填された硬化前の液状の上記透明樹脂が、上記レンズ部材の領域を超えて外部に流出することを防止することができる。 According to this embodiment, to prevent the liquid of the transparent resin before curing that is filled between the optical surface of the lens member and the optical element, it flows out beyond the region of the lens member can do. したがって、製造が容易となると共に、上記レンズ部材を上記樹脂溜まり部内に溜まった透明樹脂によって上記リードフレームから離した状態で上記リードフレームに接着することが可能になる。 Therefore, the manufacturing is facilitated, it is possible to adhere to the lead frame to be apart from the lead frame the lens member by a transparent resin accumulated in the resin reservoir portion. さらに、上記樹脂溜まり部を上記フィラー入り樹脂によって形成することによって部品点数の低減を行うことができる。 Further, the resin reservoir may be performed to reduce the number of parts by forming the above-mentioned filler-containing resin.

また、1実施の形態の光結合器では、 Further, in the optical coupler of one embodiment,
上記樹脂溜まり部は、上記レンズ部材の平面形状と略同一の平面形状を有すると共に、上記レンズ部材が収納される凹部でなり、 The resin reservoir portion, which has a planar shape substantially the same planar shape of the lens member, made of a recess in which the lens member is accommodated,
上記樹脂溜まり部における開口部の周囲には、上記光学素子に対して入出射する光を伝播する光ファイバの先端部が嵌合されると共に、上記嵌合された光ファイバの先端部と上記レンズ部材との位置合わせを行うコネクタ部が設けられている。 Around the openings in the resin reservoir, the the tip portion of the optical fiber that propagates the light incident and exit is fitted to the optical element, the mated optical fiber tip and the lens connector to align the member.

この実施の形態によれば、上記樹脂溜まり部と上記コネクタ部とを上記フィラー入り樹脂によって一体に形成するので小型化が可能になる。 According to this embodiment, miniaturization is possible because the aforementioned resin reservoir portion and the connector portion are integrally formed by the filler-containing resin. さらに、上記レンズ部材を収納する凹部でなる上記樹脂溜まり部における開口部の周囲に、光ファイバの先端部が嵌合される上記コネクタ部を設けている。 Furthermore, around the opening in the resin reservoir formed of recesses for accommodating the lens member is provided with the connector portion the distal end portion of the optical fiber is fitted. したがって、上記コネクタ部に上記光ファイバの先端部を装着するだけで、上記レンズ部材と上記光ファイバの先端部との位置合わせが簡単に且つ高精度で行うことができる。 Therefore, only by attaching the distal portion of the optical fiber to the connector portion, positioning of the distal end portion of the lens member and the optical fiber can be carried out in simple and accurate.

また、1実施の形態の光結合器では、 Further, in the optical coupler of one embodiment,
上記リードフレームには貫通穴が形成されており、 In the lead frame is formed with a through hole,
上記光学素子は、上記光学面を上記リードフレームに形成された上記貫通穴内に位置させると共に、上記貫通穴における一方の開口を塞ぐように配置されており、 The optical element, the optical surface with is positioned above the through hole formed in the lead frame is disposed so as to close the one opening of the through hole,
上記レンズ部材は、上記レンズの光軸が上記リードフレームに形成された上記貫通穴内を貫通すると共に、上記貫通穴における他方の開口を塞ぐように配置されており、 The lens member, together with the optical axis of the lens passes through the through hole formed in the lead frame, are arranged so as to close the other opening of the through hole,
上記貫通穴内には上記透明樹脂が充填されている。 The transparent resin is filled in the through hole.

この実施の形態によれば、上記リードフレームを上記レンズの鏡筒として用いることができ、当該光結合器の小型化を図ると共に、部品点数を低減させてコストを低減することが可能になる。 According to this embodiment, the lead frame can be used as a lens barrel of the lens, the miniaturized of the optical coupler, it is possible to reduce the cost by reducing the number of components. さらに、上記リードフレームの貫通穴には上記透明樹脂が充填されているので、上記貫通穴の直下に位置する上記光学素子の光学面を保護することができる。 Further, the through hole of the lead frame because the transparent resin is filled, it is possible to protect the optical surface of the optical element located immediately below the through hole.

また、1実施の形態の光結合器では、 Further, in the optical coupler of one embodiment,
上記レンズ部材における上記リードフレームに対向する面には、上記レンズ部材が上記リードフレームの貫通穴における上記他方の開口を塞ぐように配置された際に、当該リードフレームの貫通穴に挿入される突起部が設けられている。 The surface opposite to the lead frame in the lens member, when the lens member is disposed so as to close the other opening of the through hole of the lead frame, is inserted into the through hole of the lead frame protrusions part is provided.

この実施の形態によれば、上記レンズ部材が上記リードフレームの貫通穴における上記他方の開口を塞ぐように配置された際に、上記レンズ部材の突起部が上記貫通穴に挿入されるため、上記貫通穴に充填されている硬化前で液状の上記透明樹脂が、気泡と共に上記貫通穴の外に押し出される。 According to this embodiment, since the lens member when disposed so as to close the other opening of the through hole of the lead frame, the protruding portion of the lens member is inserted into the through hole, the the liquid of the transparent resin before curing that is filled in the through-hole is pushed out of the through hole with bubbles. したがって、上記貫通穴内における硬化後の上記透明樹脂に気泡が混入することを防止することができ、光学特性の製造ばらつきを少なくすることができる。 Therefore, it is possible to prevent air bubbles from being mixed into the transparent resin cured in the through hole, it is possible to reduce the manufacturing variation of the optical properties.

また、1実施の形態の光結合器では、 Further, in the optical coupler of one embodiment,
上記レンズ部材の突起部は、上記光軸に直交する方向への寸法が先端に向かうに連れて減少するテーパ形状になっている。 Protrusion of the lens member, the size in a direction perpendicular to the optical axis is in decreasing taper taken to toward the tip.

この実施の形態によれば、上記レンズ部材の突起部がテーパ形状に形成されているために、上記リードフレームの貫通穴内における液状の上記透明樹脂が上記テーパ形状の突起部によって連続して押し出されて流出する。 According to this embodiment, since the protrusion of the lens member is formed in a tapered shape, the transparent resin liquid in the through hole of the lead frame is continuously extruded by the projection portion of the tapered flowing out Te. したがって、上記貫通穴内における硬化後の上記透明樹脂に気泡が入ることをより確実に防止することができ、光学特性の製造ばらつきをより少なくすることができる。 Therefore, it is possible to more reliably prevent the air bubbles from entering the above transparent resin cured in the through hole, it is possible to reduce the manufacturing variation of the optical properties.

また、1実施の形態の光結合器では、 Further, in the optical coupler of one embodiment,
上記レンズ部材における上記リードフレームに対向する面には、上記リードフレームの貫通穴と外部とに連通する溝部が設けられている。 The surface opposite to the lead frame in the lens member, the groove communicating with the through hole and the outside of the lead frame is provided.

この実施の形態によれば、上記レンズ部材には上記リードフレームの貫通穴と外部とに連通する溝部が形成されているために、上記レンズ部材が上記リードフレームの貫通穴における上記他方の開口を塞ぐように配置された際に、上記貫通穴に充填されている硬化前で液状の上記透明樹脂が、気泡と共に上記溝部を介して外部に流出する。 According to this embodiment, in order to the lens member groove communicating with the outside and the through hole of the lead frame is formed, the lens member is the other opening of the through hole of the lead frame when disposed so as to cover, the through hole of the liquid before curing, which is filled in the transparent resin flows out to the outside through the groove with bubbles. したがって、上記貫通穴内における硬化後の上記透明樹脂に気泡が混入することを防止でき、光学特性の製造ばらつきを少なくすることができる。 Therefore, it is possible to prevent the air bubbles are mixed into the transparent resin cured in the through hole, it is possible to reduce the manufacturing variation of the optical properties.

また、1実施の形態の光結合器では、 Further, in the optical coupler of one embodiment,
上記リードフレームの貫通穴における内周面は、上記光学素子に対して入射あるいは出射する光を反射する反射面となっている。 The inner peripheral surface of the through hole of the lead frame has a reflecting surface for reflecting light incident or outgoing with respect to the optical element.

この実施の形態によれば、上記リードフレームの貫通穴における内周面を反射面とすることによって、上記リードフレームの貫通穴を光路変更部材として利用することができ、簡易な構成によって光結合効率の改善等の光学機能の追加を行うことができる。 According to this embodiment, by making the inner circumferential surface reflection surface of the through hole of the lead frame, it is possible to utilize the through hole of the lead frame as the optical path changer, the light coupling efficiency with a simple structure It may perform additional optical function of improvement.

以上より明らかなように、この発明の光結合器は、レンズ部材を、レンズが光学素子における光学面に対向するように配置し、上記レンズ部材と上記光学素子の光学面との間には透明樹脂を介在させたので、素子を封止するトランスファーモールドで形成されたレンズに比して小型のレンズを使用することができ、上記レンズ部材に掛かる熱応力を低減することができる。 As apparent from the above, the optical coupler of the present invention, the lens member, the lens is arranged to face the optical surface of the optical element, transparent between the optical surface of the lens member and the optical element since the resin is interposed, element allows the use of small lenses than the lens formed by the transfer molding for sealing, it is possible to reduce the thermal stress exerted on the lens member. したがって、上記レンズ部材の変形や破損や上記リードフレームからの剥離を生じ難くできる。 Therefore, it hardly occurs peeling from deformation and breakage and the lead frame of the lens member.

さらに、上記透明樹脂を、上記リードフレームと上記レンズ部材との線膨張係数差によって上記リードフレームと上記レンズ部材との間に生じる熱応力の緩衝部材として用いることができる。 Further, the transparent resin can be used as a buffer member of the thermal stress generated between the lead frame and the lens member by a difference in linear expansion coefficient between the lead frame and the lens member. したがって、広い温度範囲で使用することが可能になる。 Therefore, it is possible to use a wide temperature range. また、上記レンズ部材と上記光学素子の光学面との間には透明樹脂が介在しているので、上記光学面を保護することができる。 Further, since the transparent resin is interposed between the optical surface of the lens member and the optical element, it is possible to protect the optical surfaces.

また、1実施の形態の光結合器では、上記リードフレームに貫通穴を形成し、レンズ部材を、レンズの光軸がリードフレームに形成された貫通穴内を貫通すると共に、上記貫通穴の開口を塞ぐように配置し、上記貫通穴内には透明樹脂を充填したので、上記リードフレームをレンズの鏡筒として用いることができ、当該光結合器の小型化を図り、部品点数を低減させてコストを低減することができる。 Further, in the optical coupler of one embodiment, by forming a through hole in the lead frame, the lens member, the optical axis of the lens penetrates the through hole formed in the lead frame, the opening of the through hole arranged as to close, since the above-described through-hole filled with a transparent resin, it is possible to use the lead frame as the barrel of the lens, downsizing of the optical coupler, the cost by reducing the number of parts it can be reduced. さらに、上記リードフレームの貫通穴には上記透明樹脂が充填されるので、上記貫通穴の直下に位置する上記光学素子の光学面を保護することができる。 Further, the through hole of the lead frame because the transparent resin is filled, it is possible to protect the optical surface of the optical element located immediately below the through hole.

また、1実施の形態の光結合器では、上記レンズ部材に、上記リードフレームの貫通穴に挿入される突起部を設けたので、上記レンズ部材の突起部が上記貫通穴に挿入された際に、上記貫通穴に充填されている硬化前で液状の上記透明樹脂を、気泡と共に上記貫通穴の外に押し出すことができる。 Further, in the optical coupler of one embodiment, in the lens member, it is provided with the protruding portion inserted into the through hole of the lead frame, when the protruding portion of the lens member is inserted into the through hole the liquid of the transparent resin before curing that is filled in the through hole can be extruded out of the through hole with bubbles. したがって、上記貫通穴内における硬化後の上記透明樹脂に気泡が混入することを防止して、光学特性の製造ばらつきを少なくすることができる。 Therefore, it is possible to prevent air bubbles from being mixed into the transparent resin cured in the through hole, it is possible to reduce the manufacturing variation of the optical properties.

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, described in detail by embodiments thereof illustrated in the accompanying drawings.

・第1実施の形態 図1は、本実施の形態の光結合器における縦断面図である。 · First embodiment Figure 1 embodiment is a vertical sectional view of the optical coupler of this embodiment. 光結合器30は、光通信を行うために、光学素子32を、光ファイバ33と光伝達可能な状態に接続(所謂、光学的に結合)するための装置である。 Optical coupler 30 in order to perform optical communication, the optical element 32 is a device for connection to the optical fiber 33 and the light transmittable state (so-called optically coupled). 光学素子32は、光学機能を有する半導体であって、例えば、発光ダイオードや面発光レーザ(VCSEL)等の発光素子、および、フォトダイオード等の受光素子である。 The optical element 32 is a semiconductor having an optical function, for example, light emitting devices such as light emitting diodes or surface emitting laser (VCSEL), and a light receiving element such as a photodiode.

上記光ファイバ33は、可撓性を有して長尺状に形成されたケーブルであり、一端部から他端部に向けて光を伝達する光伝達媒体となる。 The optical fiber 33 has flexibility a cable formed in an elongated shape, the optical transmission medium that transmits light from the one end toward the other end. すなわち、光ファイバ33の一端部から入射した光は、光ファイバ33内を通過し、光ファイバ33の他端部から出射するのである。 That is, light incident from one end of the optical fiber 33, passes through the optical fiber 33 is to exit from the other end of the optical fiber 33. 光ファイバ33における上記一端部の外周部分は、光結合器30に結合するための結合部であるプラグ34によって覆われている。 The outer peripheral portion of the one end portion of the optical fiber 33 is covered by a plug 34 which is coupled for coupling to optical coupler 30.

上記光結合器30には、光ファイバ33のプラグ34が着脱自在に嵌合するコネクタ部35が設けられている。 The aforementioned optical coupler 30, the connector portion 35 in which the plug 34 of the optical fiber 33 is fitted detachably is provided. そして、プラグ34がコネクタ部35に嵌合した状態において、光ファイバ33の一端面33aが光学素子32に対向する位置に配置されるようになっている。 Then, in a state where the plug 34 is fitted into the connector portion 35, one end surface 33a of the optical fiber 33 is adapted to be disposed at a position facing the optical element 32. すなわち、コネクタ部35にプラグ34が接続されると、光ファイバ33は、光学素子32に対して自動的に位置が合せられるのである。 That is, when the plug 34 to the connector portion 35 is connected, the optical fiber 33 is of being combined are automatically positioned relative to the optical element 32.

図1に示すように、上記光結合器30は、光学素子32と、リードフレーム36と、封止体37と、レンズ部材55と、ドライブ回路39と、ボンディングワイヤ40と、透明接着樹脂41とを含んで構成される。 As shown in FIG. 1, the optical coupler 30 includes an optical element 32, a lead frame 36, a sealing body 37, a lens member 55, a drive circuit 39, a bonding wire 40, and the transparent adhesive resin 41 configured to include a. さらに、リードフレーム36は、厚さ100μm〜500μm程度の導電性を有する板状の部材で成り、光学素子搭載部42と内部接続部43と外部接続部44とを含んで構成されている。 Further, the lead frame 36 is made in the plate-like member having a conductivity of about a thickness 100Myuemu~500myuemu, it is configured to include an optical element mounting portion 42 and the inner connecting portion 43 and the external connection portion 44.

上記光学素子32は、上記リードフレーム36における光ファイバ33側の面(以下、「表面」と言う)に、光学面46が光ファイバ33の中央に位置するように配置される。 The optical element 32, the surface of the optical fiber 33 side of the lead frame 36 (hereinafter, referred to as "surface"), the optical surface 46 is arranged so as to be positioned at the center of the optical fiber 33. 以下、上記リードフレーム36における光ファイバ33が配置されない側の面を「裏面」と言う。 Hereinafter referred to as "back" side of the surface on which the optical fiber 33 is not disposed in the lead frame 36. 光学素子搭載部42は、ボンディングワイヤ40bによって、内部接続部43のドライブ回路39に電気的に接続されている。 The optical element mounting portion 42, by a bonding wire 40b, it is electrically connected to the drive circuit 39 of the internal connection portion 43. また、光学素子32は、ボンディングワイヤ40aによって、外部接続部44に電気的に接続されている。 Further, the optical element 32, the bonding wires 40a, and is electrically connected to the external connection portion 44. 実際には他にも多数のボンディングワイヤによって接続が行われているが、図1では省略して記載している。 Although actually have been made connected by many other bonding wires describe is omitted in FIG. 尚、ボンディングワイヤ40aは透明接着樹脂41が充填された部分におけるボンディングワイヤを、ボンディングワイヤ40bは封止体37によって封止された部分におけるボンディングワイヤを、代表して表している。 Incidentally, a bonding wire in the bonding wire 40a is transparent adhesive resin 41 is filled partially, the bonding wire 40b is a bonding wire in the sealed portion by the sealing body 37, and represents a representative.

上記リードフレーム36の光学素子搭載部42における表面側には、光学素子32に対向するようにレンズ部材55が配置されている。 On the surface side of the optical element mounting portion 42 of the lead frame 36, the lens member 55 so as to face the optical element 32 is disposed. このレンズ部材55は、光学素子32の光学面46に対して入出射する光を集光するレンズ部56と、リードフレーム36の表面に対向する接着部57とで構成されている。 The lens member 55, the light incident and exit with respect to the optical surface 46 of the optical element 32 and the lens unit 56 for focusing, and a bonding portion 57 opposite the surface of the lead frame 36. そして、レンズ部材55とリードフレーム36との間には、透明接着樹脂41が充填されている。 Then, between the lens member 55 and the lead frame 36, the transparent adhesive resin 41 is filled. こうして、透明接着樹脂41は、リードフレーム36の表面および光学素子32の光学面46と接しており、さらに、レンズ部材55の接着部57とも接している。 Thus, the transparent adhesive resin 41 is in contact with the optical surface 46 of the surface and the optical element 32 of the lead frame 36, furthermore, it is in contact with the adhesion portion 57 of the lens member 55. すなわち、光学素子32の光学面46とレンズ部材55とは、透明接着樹脂41を介して接着されているのである。 That is, the optical surface 46 and the lens member 55 of the optical element 32, is what is bonded via the transparent adhesive resin 41.

上記リードフレーム36は、その表面における光学素子32の周囲を除き、封止体37によって周囲が封止(トランスファーモールド)されている。 The lead frame 36, except for the periphery of the optical element 32 at its surface, surrounding is sealed (transfer molded) by the sealing body 37. こうして、封止体37は、ドライブ回路39およびボンディングワイヤ40b等を封止して保護している。 Thus, the sealing body 37 are protected by sealing the drive circuit 39 and the bonding wire 40b, and the like. また、本実施の形態においては、封止体37によって、上述したコネクタ部35を形成しているのである。 Further, in the present embodiment, the sealing body 37, with each other to form a connector portion 35 described above.

さらに、上記封止体37におけるコネクタ部35の下部には、樹脂溜まり部58を形成しておく。 Further, the lower portion of the connector portion 35 of the sealing body 37 in advance to form the resin reservoir 58. この樹脂溜まり部58は、レンズ部材55の平面形状と略同一の平面形状を有して、レンズ部材55が収納される穴部で構成されている。 The resin reservoir 58, has a planar shape substantially the same planar shape of the lens member 55, the lens member 55 is composed of a hole to be stored. さらに、樹脂溜まり部58の下部には、レンズ部材55の平面形状を縮小した平面形状を有する凹部で構成された上記接着樹脂充填部59が、段部を介して形成されている。 Further, the lower portion of the resin reservoir 58, the adhesive resin filler 59 made of a recess having a planar shape obtained by reducing the planar shape of the lens member 55 is formed via a step portion. そして、樹脂溜まり部58は、ディスペンサ等によって接着樹脂充填部59内に充填された液状の透明接着樹脂41が接着樹脂充填部59から溢れ、レンズ部材55の領域を超えて外部に流出しないようにする役割を有している。 The resin reservoir 58, overflow transparent adhesive resin 41 of the liquid filled in the adhesive resin filling portion 59 by a dispenser or the like from the adhesive resin filling portion 59 so as not to flow out beyond the region of the lens member 55 It has a role to. また、接着樹脂充填部59は、透明接着樹脂41が充填される他に、上記段部によってレンズ部材55をリードフレーム36の上記表面から離し、レンズ部材55を光学素子32およびボンディングワイヤ40aに邪魔されずに配置できるようにする役割を有している。 The adhesive resin filling portion 59, in addition to the transparent adhesive resin 41 is filled, the lens member 55 by the stepped portion away from the surface of the lead frame 36, baffle the lens member 55 to the optical element 32 and the bonding wires 40a It has a role to allow placement without being.

また、上記樹脂溜まり部58は、レンズ部材55と光学素子搭載部42との位置合わせに利用することができる。 Further, the resin reservoir 58 may be utilized to align the lens member 55 and the optical element mounting portion 42. すなわち、樹脂溜まり部58を、レンズ部材55の平面形状と略同一の平面形状を有すると共に、樹脂溜まり部58の内径とレンズ部材55における接着部57の外径とを略同等にしておくことによって、位置合わせを行うことができるのである。 That is, by the resin reservoir 58, which has a planar shape substantially the same planar shape of the lens member 55, keep the outer diameter of the adhesive portion 57 in the inner diameter and the lens member 55 of the resin reservoir 58 substantially equal to , it is possible to perform the alignment. また、本構成においては、樹脂溜まり部58における開口部の周囲には、光ファイバ33のプラグ34が嵌合される段部でなると共に、上記嵌合された光ファイバ33の一端面33aとレンズ部56との位置合わせを行うコネクタ部35を形成しているために、光ファイバ33の位置合わせとレンズ部材55の位置合わせとを同じ部材によって行うことができ、高精度で且つ簡易な組み立てを行うことができるのである。 Further, in this arrangement, around the opening in the resin reservoir 58, it becomes in a stepped portion in which the plug 34 of the optical fiber 33 are fitted, the fitted one end surface 33a and the lens of the optical fiber 33 to form the connector portion 35 to align the parts 56, and the alignment of the alignment and the lens member 55 of the optical fiber 33 can be performed by the same member, a and simple assembly with high precision it is possible to do.

本光結合器30は、外部装置である制御装置(図示せず)と電気的に接続されており、上記制御装置と互いに電気信号を送受信するようになっている。 The present optical coupler 30 is electrically connected to the control device is an external device (not shown), so as to transmit and receive electrical signals to each other and the control device. そして、光学素子32が発光素子である場合には、上記制御装置は、上記電気信号としての発光指令を、ドライブ回路39に供給する。 Then, when the optical element 32 is a light emitting element, the control device, the light emission command as the electrical signal, and supplies to the drive circuit 39. そうすると、ドライブ回路39は、供給された発光指令(電気信号)に従って、発光素子(光学素子)32の光学面46を発光させる。 Then, the drive circuit 39 in accordance with the supplied light emission command (electrical signal), thereby emitting the optical surface 46 of the light emitting element (optical element) 32. そして、光学面46から放射された光は、レンズ部材55に入射され、レンズ部56で集光されて光ファイバ33の一端面33aに入射されるのである。 Then, light emitted from the optical surface 46 is incident on the lens member 55 is condensed by the lens unit 56 is being incident on one end surface 33a of the optical fiber 33.

一方、上記光学素子32が受光素子である場合には、光ファイバ33の一端面33aから出射された光は、レンズ部材55に入射され、レンズ部56によって集光されて、受光素子(光学素子)32の光学面46に入射する。 On the other hand, when the optical element 32 is a light receiving element, light emitted from one end face 33a of the optical fiber 33 is incident on the lens member 55, is condensed by the lens unit 56, a light receiving element (optical element ) 32 is incident on the optical surface 46 of the. そして、受光素子32は、光学面46に入射した光(例えば、光量)に応じた電気信号(例えば、電圧信号)を生成し、この生成した電気信号をドライブ回路39または制御装置に出力するのである。 Then, the light receiving element 32, light (e.g., amount of light) incident on the optical surface 46 an electric signal corresponding to (e.g., voltage signal) to generate, so outputs an electric signal the generator to the drive circuit 39 or the control device is there.

このようにして、本光結合器30は、光学素子32と光ファイバ33とを光伝達可能に結合して、上記制御装置から供給される電気信号を光信号に変換して光学素子32から放射することができる。 In this manner, the optical coupler 30 is coupled to the optical element 32 and optical fiber 33 to be light transmitting, emitted from the optical element 32 converts the electrical signal supplied from the control device into an optical signal can do. あるいは、光学素子32に入射される光信号を電気信号に変換して上記制御装置に出力することができるのである。 Alternatively, it converts the optical signal incident on the optical element 32 into an electrical signal it is possible to output to the control device.

次に、本実施の形態において、環境温度の変化による熱応力の影響を低減できる理由について、上記第1の従来技術(図9参照)および第2の従来技術(図10参照)と比較して説明する。 Then, in the present embodiment, the reason why it is possible to reduce the influence of thermal stresses due to changes in environmental temperature, as compared with the first prior art (see FIG. 9) and the second prior art (see FIG. 10) explain. 本実施の形態における光結合器30と上記第1,第2の従来技術における光結合器1,11との相違は、主に以下の3点にある。 Optical coupler 30 and the first in the present embodiment, the difference in the optical coupler 1, 11 in the second prior art, is mainly in the following three points. (A)レンズ部材55をトランスファーモールドで封止体37と一体に形成していないため、小型のレンズ部材55を使用することができる。 The (A) a lens member 55 because it does not form a sealing body 37 integrally by transfer molding, it is possible to use a small lens member 55. (B)レンズ部材55が透明接着樹脂41を介してリードフレーム36に接着されている。 (B) a lens member 55 is bonded to the lead frame 36 via the transparent adhesive resin 41. (C)光学素子32の光学面46の表面が透明接着樹脂41で封止されている。 (C) the surface of the optical surface 46 of the optical element 32 is sealed with a transparent adhesive resin 41. この相違点によって、以下のような効果を奏することができるのである。 This difference, it is possible to achieve the following effects.

すなわち、上記従来の光結合器1(図9参照)においては、レンズ部6が透明モールド樹脂4で形成されており、透明モールド樹脂4はリードフレーム2を含めた封止体となっている。 That is, the above conventional optical coupler 1 (see FIG. 9), the lens unit 6 is formed of a transparent mold resin 4, a transparent mold resin 4 has a sealing body including a lead frame 2. このような構成の場合には、リードフレーム2と透明モールド樹脂4との線膨張係数差が大きく、両者の界面での熱応力が高くなる。 In such a configuration, greater linear expansion coefficient difference between the lead frame 2 and the transparent mold resin 4, the thermal stress is increased at the interface between them. したがって、透明モールド樹脂4の損傷(クラック)が生じたり、リードフレーム2から透明モールド樹脂4が剥離したり、レンズ部6が変形したりする。 Accordingly, or caused damage to the transparent mold resin 4 (crack) is, or transparent mold resin 4 from the lead frame 2 is separated, the lens unit 6 or deformed.

これに対して、本光結合器30においては、上記レンズ部材55(光結合器1の透明モールド樹脂4とレンズ部6とに相当する部分)は必ずしもトランスファーモールドで形成する必要が無く、トランスファーモールドで形成する場合であっても小型にすることが容易になる。 In contrast, in the present optical coupler 30, (a portion corresponding to the transparent mold resin 4 and the lens portion 6 of the optical coupler 1) the lens member 55 is not necessarily need to be formed by transfer molding, transfer molding in it it is easy also small in the case of forming. このことによって、封止体37とリードフレーム36との接触面積を小さくでき、更には、レンズ部材55は、透明接着樹脂41を介してリードフレーム36に接着されているため、透明接着樹脂41をリードフレーム36とレンズ部材55との線膨張係数差による熱応力の緩衝部材として利用することができる。 Thereby, it is possible to reduce the contact area between the sealing body 37 and the lead frame 36, furthermore, the lens member 55, since it is bonded to the lead frame 36 via the transparent adhesive resin 41, a transparent adhesive resin 41 it can be used as a buffer member of the thermal stress due to difference in linear expansion coefficient between the lead frame 36 and the lens member 55. したがって、レンズ部材55に働く熱応力を大幅に低減することができ、レンズ部材55に損傷や変形が生ずるのを防止することができる。 Accordingly, the thermal stress acting on the lens member 55 substantially can be reduced, the lens member 55 can be prevented from damage or deformation to occur. 特に、透明接着樹脂41として、シリコン系の樹脂等のヤング率が低い樹脂を使用することは、透明接着樹脂41の緩衝効果がより高くなるため、より好ましい。 In particular, as the transparent adhesive resin 41, the Young's modulus such as a resin of silicon system uses low resin, because the buffering effect of the transparent adhesive resin 41 becomes higher, and more preferably. さらに、透明接着樹脂41により、光学素子32やボンディングワイヤ40aに働く応力の低減も可能になるのである。 Further, the transparent adhesive resin 41, it become possible reduction of stress acting on the optical element 32 and the bonding wires 40a.

また、副次的な効果として、本実施の形態においては、上記第1,第2の従来例の場合とは異なり、封止体37(光結合器1,11の透明モールド樹脂4,16に相当)に光学的特性は要求されないことから、例えばシリカ等のフィラーを添加した乳白色の樹脂や、IC(集積回路)の封止に使用される黒色の樹脂を使用することができる。 As a secondary effect, in this embodiment, the first, unlike the second prior art example, a transparent mold resin 4, 16 of the sealing body 37 (optical coupler 1,11 optical characteristics equivalent) from the not required, it is possible to use for example, milky resin added a filler such as silica, IC (integrated circuit) black resin used for sealing. したがって、これらの乳白色や黒色の樹脂は、フィラーの添加によってその線膨張係数をリードフレーム36と同等にすることができることから、熱応力の影響を低減することができる。 Accordingly, the resin of the milky white and black, because it can be made equal to the lead frame 36 and the linear expansion coefficient by the addition of the filler, it is possible to reduce the influence of thermal stress. つまり、光結合器30全体に掛る熱応力も低減することが可能となり、封止体37,ボンディングワイヤ40bおよびドライブ回路39に働く応力の低減も可能になるのである。 In other words, the thermal stress on the entire optical coupler 30 also makes it possible to reduce, the sealing body 37 is made possible also reduce the stress acting on the bonding wire 40b and the drive circuit 39.

これに対して、上記従来の光結合器11(図10参照)においては、貫通穴15に充填された透明モールド樹脂16が、熱応力によって光学素子12の表面から剥離して、光学素子12の特性が変化するという問題がある。 In contrast, the prior art in the optical coupler 11 (see FIG. 10), a transparent mold resin 16 filled in the through hole 15, peeled from the surface of the optical element 12 due to thermal stress, the optical element 12 there is a problem that the characteristics change. これも、透明モールド樹脂16とリードフレーム13との接触面積が大きく、貫通穴15において透明モールド樹脂16と光学面17との間の熱応力が高くなることが原因である。 This also increases the contact area between the transparent mold resin 16 and the lead frame 13 is caused by the thermal stress increases between the transparent mold resin 16 and the optical surface 17 in the through-hole 15.

本光結合器30では、透明接着樹脂41として、上述したようにヤング率の低い樹脂を使用することによって応力の緩和効果があること、透明接着樹脂41は接着相手によって任意の材料を選択することができること、一般にトランスファ成型で用いられる透明モールド樹脂16よりも、リードフレーム36や光学面46との接着力がより強い樹脂を選定することができることから、光学面46からの透明接着樹脂41やレンズ部材55の剥離を防止することができ、信頼性の高い光結合器30を得ることができるのである。 In the optical coupler 30, as the transparent adhesive resin 41, that there is a relaxation effect of stress by the use of low resin having Young's modulus as described above, the transparent adhesive resin 41 is able to select any material by bonding partner that may generally be a transparent mold resin 16 used in the transfer molding, the lead frame 36 and since it is possible adhesion between the optical surface 46 is selected a stronger resin, the transparent adhesive resin 41 and the lens from the optical surface 46 it is possible to prevent separation of the members 55, it is possible to obtain a highly reliable optical coupler 30.

以下、上記各部の材料について詳細に説明する。 It will be described in detail below the material of the respective units.

先ず、上記レンズ部材55は、その材料として、ポリメタクリル酸メチル(PMMA:Poly methyl Methacrylate),ポリカーボネートおよびシクロオレフィン等の樹脂や低融点ガラス等を用い、射出成型等によって任意の形状に加工したものを使用することが可能である。 First, the lens member 55, as the material, polymethyl methacrylate (PMMA: Poly methyl Methacrylate), using polycarbonate and cycloolefin of the resin or low melting point glass or the like, those obtained by processing into a desired shape by injection molding or the like it is possible to use.

上記透明接着樹脂41としては光透過性に優れた材料を使用し、反射損失を低減させるために、その屈折率がレンズ部材55に近いものを使用することが好ましい。 Using the material having excellent optical transparency as the transparent adhesive resin 41, in order to reduce the reflection loss, it is preferable that its refractive index is to use close to the lens member 55. また、上述したように、熱応力を緩和させるために、ヤング率が1GPa以下のものを用いることが好ましい。 As described above, in order to relax the thermal stress, Young's modulus is preferably used the following 1 GPa. 具体的には、例えば、エポキシ系の樹脂やシリコン系の樹脂等を用いることができる。 Specifically, for example, it is possible to use a resin of the resin and silicon-based epoxy. 特に、シリコン系の樹脂は、ヤング率が低く、上述したように熱応力の緩和効果が高く、さらに、光学素子32の封止効果も高いために、より好ましい。 In particular, the resin of the silicon, the Young's modulus is low, relaxation effect of thermal stress as described above is high, further, for high sealing effect of the optical element 32, and more preferably.

上記封止体37は、一般には、半導体素子の封止に使用されているエポキシ系の樹脂等にフィラーを添加した材料が用いられ、ボンディングワイヤ(AuやAl)40bと線膨張係数が近く、熱伝導性の高い材料が使用される。 The sealing body 37 is generally a material obtained by adding a filler is used in the epoxy resin used in the sealing of the semiconductor element, bonding wires (Au or Al) 40b and the linear expansion coefficient close high thermal conductivity material is used. 例えば、ボンディングワイヤ40bが線膨張係数が14.2ppm/KであるAuの場合には、封止体37の線膨張係数は20ppm/K以下に設定することが好ましい(通常、フィラーを添加していないエポキシ系の樹脂の線膨張係数は60ppm/K程度)。 For example, when the bonding wire 40b is Au linear expansion coefficient of 14.2ppm / K is the linear expansion coefficient of the sealing body 37 is preferably set below 20 ppm / K (typically, have a filler linear expansion coefficient of not epoxy resin about 60 ppm / K). また、封止体37の熱伝導率は0.6W/m・K以上に設定することが好ましい(通常、フィラーを添加していないエポキシ系の樹脂の熱伝導率は0.2W/m・K程度)。 The thermal conductivity of the sealing body 37 is preferably set to not less than 0.6W / m · K (typically, thermal conductivity of the epoxy resin without added filler 0.2 W / m · K degree).

上記光学素子32としては、LEDおよびPDの他に、CCD(Charge Coupled Device:電化結合素子)や上記VCSEL、および、これらの光学素子32と集積回路(IC:Integrated Circuit)とを集積化してなる光電子集積回路(OEIC:Opto‐Electronic Integrated Circuit)等を用いることができる。 As the optical element 32, in addition to the LED and PD, CCD (Charge Coupled Device: charge coupled device) and the VCSEL, and these optical elements 32 and the integrated circuit: formed by integrating and (IC Integrated the Circuit) optoelectronic integrated circuits (OEIC: Opto-electronic integrated circuit) or the like can be used. 尚、光学素子32の光波長としては、本光結合器30に結合される光ファイバ33による伝送損失が少ない波長であることが好ましい。 As the optical wavelength of the optical element 32, it is preferable transmission loss due to the optical fiber 33 that is coupled to the optical coupler 30 is less wavelength.

また、上記光ファイバ33としては、例えばプラスチック光ファイバ(POF:Polymer Optical Fiber)や石英ガラス光ファイバ(GOF:Glass Optical Fiber)等のマルチモード光ファイバを用いることが好ましい。 Further, as the optical fiber 33, for example, plastic optical fiber (POF: Polymer Optical Fiber) or quartz glass optical fiber (GOF: Glass Optical Fiber) it is preferable to use a multi-mode optical fiber or the like. 上記POFは、コアが上記PMMAやポリカーボネート等の光透過性に優れたプラスチックから成り、クラッドが上記コアよりも屈折率が低いプラスチックで構成されている。 The POF, the core consists excellent plastic optical transparency such as the PMMA and polycarbonate, clad are made of plastic having a lower refractive index than the core. また、上記POFは、上記GOFに比してそのコアの径を200μm以上と大きくすることが容易である。 Moreover, the POF is easy to increase the diameter of the core and above 200μm compared to the GOF. したがって、上記POFを用いることによって、光結合器30との結合調整が容易となると共に、安価に製造することができるのである。 Therefore, by using the POF, with coupling adjustment of the optical coupler 30 is facilitated, it is possible to inexpensively manufacture.

また、上記光ファイバ33として、コアが石英ガラスから成り、クラッドがポリマーで構成されたPCF(Polymer Clad Fiber)を用いても差し支えない。 Further, no problem as the optical fiber 33, the core is made of quartz glass, even with the PCF cladding is constituted by a polymer (Polymer Clad Fiber). このPCFは、上記POFに比して価格は高いが伝送損失が小さく、伝送帯域が広いという特徴がある。 The PCF is different from the above POF price is high transmission loss is small, transmission band is characterized in that broad. したがって、上記PCFを伝送媒体とすることによって、長距離の通信およびより高速の通信が可能な光通信網を構成することが可能になる。 Thus, by the transmission medium the PCF, it is possible to configure an optical communication network enabling long-distance communication and faster communication.

上記リードフレーム36の厚さは、100μmから500μm程度である。 The thickness of the lead frame 36 is 500μm order of 100 [mu] m. そして、リードフレーム36としては、導電性を有し且つ熱伝導性の高い金属から成る薄板状の金属板が用いられ、例えば、銅やその合金、鉄にニッケルが約42パーセント含まれた42アロイ等の鉄の合金が用いられる。 Then, as the lead frame 36, conductivity has and thin plate-like metal plate made of metal having high thermal conductivity is used, for example, 42 alloy, copper or its alloys, iron nickel contained about 42% alloy of iron and the like can be used. また、リードフレーム36の表面は、耐腐食性を向上させるために、銀,金またはパラジウム等によってメッキ処理を施してもよい。 Further, the surface of the lead frame 36, in order to improve the corrosion resistance, silver may be plated with gold or palladium.

上記構成を有する光結合器30は、次のようにして作製される。 Optical coupler 30 having the above structure is fabricated as follows. 先ず、ドライブ回路39をリードフレーム36に接着すると共に電気的に接続し、トランスファーモールドを行うことよって封止体37を形成する。 First, electrically connected with bonding the drive circuit 39 to the lead frame 36 to form a sealing body 37 I'll be carried out transfer molding. この時、リードフレーム36の表面側を金型によって押さえて、リードフレーム36の光学素子搭載部42および外部接続部44における表面側の接着樹脂充填部59が形成される部分に、封止体37の樹脂が回り込むことを防止する。 At this time, the surface side of the lead frame 36 by pressing by the mold, a portion adhesive resin filling portion 59 of the surface side of the optical element mounting portion 42 and the external connection portion 44 of the lead frame 36 is formed, the sealing body 37 to prevent that the resin wraps around. その後、光学素子32を光学素子搭載部42に接着し、ボンディングワイヤ40aによって電気的に接続し、透明接着樹脂41をディスペンサ等によって接着樹脂充填部59内に充填する。 Thereafter, bonding the optical element 32 to the optical element mounting portion 42, and electrically connected by a bonding wire 40a, it is filled in the adhesive resin filling portion 59 a transparent adhesive resin 41 by a dispenser or the like. 次に、レンズ部材55を樹脂溜まり部58内に挿入して、リードフレーム36の光学素子搭載部42に接着させる。 Next, the lens member 55 is inserted into the resin reservoir 58, adhered to the optical element mounting portion 42 of the lead frame 36. その際に、レンズ部材55の平面形状と略同一の平面形状を有する樹脂溜まり部58によって、レンズ部材55と光学素子搭載部42との位置合わせが行われる。 At that time, the resin reservoir 58 having a planar shape and substantially the same planar shape of the lens member 55, the lens member 55 and the alignment of the optical element mounting portion 42 is performed. また、本構成においては、樹脂溜まり部58における開口部の周囲には、光ファイバ33のプラグ34が嵌合される段部でなると共に、上記嵌合された光ファイバ33の一端面33aとレンズ部56との位置合わせを行うコネクタ部35を形成しているために、光ファイバ33の位置合わせとレンズ部材55の位置合わせとを同じ部材によって行うことができ、高精度で且つ簡易な組み立てを行うことができるのである。 Further, in this arrangement, around the opening in the resin reservoir 58, it becomes in a stepped portion in which the plug 34 of the optical fiber 33 are fitted, the fitted one end surface 33a and the lens of the optical fiber 33 to form the connector portion 35 to align the parts 56, and the alignment of the alignment and the lens member 55 of the optical fiber 33 can be performed by the same member, a and simple assembly with high precision it is possible to do. そして、透明接着樹脂41を硬化させることによって、本光結合器30が完成する。 Then, by curing the transparent adhesive resin 41, the optical coupler 30 is completed. 尚、透明接着樹脂41の硬化は、使用する接着剤により異なるが、加熱や紫外線照射等によって行われるのである。 The curing of the transparent adhesive resin 41 varies depending on the adhesive used, it is the carried out by heating or ultraviolet irradiation, or the like.

・第2実施の形態 本実施の形態における光結合器31は、リードフレームに貫通穴を設け、上記リードフレームの裏面における上記貫通穴の位置に光学素子を配置するものである。 - an optical coupler 31 according to the second embodiment of the present embodiment, a through hole is formed in the lead frame, is to place the optical element in the position of the through holes in the rear surface of the lead frame.

図2は、本実施の形態の光結合器31における縦断面図である。 Figure 2 is a longitudinal sectional view of the optical coupler 31 of the present embodiment. 但し、図1に示す光結合器30における構成と同じ構成を有する部材には、図1と同じ番号を付して、詳細な説明は省略する。 However, the members having the same configuration as the optical coupler 30 shown in FIG. 1 are denoted by the same numbers as Figure 1, the detailed description thereof is omitted.

図2において、リードフレーム36の光学素子搭載部42には貫通穴45が形成されており、光学素子32は、リードフレーム36における裏面に、光学面46が貫通穴45の中央に位置するように配置されている。 In Figure 2, the optical element mounting portion 42 of the lead frame 36 is a through hole 45 is formed, the optical element 32, the back surface of the lead frame 36, so that the optical surface 46 is positioned at the center of the through hole 45 It is located. そして、光学素子32は、ボンディングワイヤ40によって、外部接続部44に電気的に接続されている。 The optical element 32 by a bonding wire 40 is electrically connected to the external connection portion 44.

上記リードフレーム36の光学素子搭載部42の表面側には、貫通穴45に対向するようにレンズ部材38が配置されている。 On the surface side of the optical element mounting portion 42 of the lead frame 36, the lens member 38 so as to face the through hole 45 is disposed. このレンズ部材38は、光学素子32の光学面46に対して入出射する光を集光するレンズ部47と、貫通穴45に挿入される突起部48と、リードフレーム36の表面に対向する接着部49とで構成されている。 The lens member 38, the light incident and exit with respect to the optical surface 46 of the optical element 32 and the lens unit 47 for focusing, and the protruding portion 48 is inserted into the through hole 45, opposite to the surface of the lead frame 36 bonded It is composed of a part 49. そして、貫通穴45内におけるレンズ部材38の突起部48と光学素子32の光学面46との間には、透明接着樹脂41が充填されている。 Between the optical surface 46 of the protrusion 48 and the optical element 32 of the lens member 38 in the through hole 45, the transparent adhesive resin 41 is filled. こうして、透明接着樹脂41は、リードフレーム36の表面および光学面46と接しており、さらに、レンズ部材38の接着部49および突起部48とも接している。 Thus, the transparent adhesive resin 41 is in contact with the surface and the optical surface 46 of the lead frame 36, furthermore, it is in contact with the adhesive portion 49 and the protrusion 48 of the lens member 38. すなわち、光学素子32の光学面46とレンズ部材38とは、透明接着樹脂41を介して接着されているのである。 That is, the optical surface 46 and the lens member 38 of the optical element 32, is what is bonded via the transparent adhesive resin 41.

上記リードフレーム36の貫通穴45は、レンズ部材38を固定する鏡筒の役割も有している。 The through hole 45 of the lead frame 36 also has the role of the barrel for securing the lens member 38. このように、リードフレーム36の貫通穴45を、レンズ部材38を固定する鏡筒として用いることによって、部品点数の低減および小型化が可能になる。 In this manner, a through hole 45 of the lead frame 36, by using a barrel for fixing the lens member 38, enables reduction and miniaturization of parts. また、ボンディングワイヤ40を介さずに、光学素子32とレンズ部材38とを配置できるために両者の距離を近接させて配置することができる。 Further, without using the bonding wires 40 can be arranged close distance between them to be placed and an optical element 32 and the lens member 38. したがって、光学素子32として、LEDのように比較的放射角度が広い発光素子を使用した場合であっても、高い光利用効率を実現することができるのである。 Accordingly, as the optical element 32, even when a relatively radiation angle as LED is used a wide light-emitting element, it is possible to realize a high light use efficiency.

上記光学素子32は、その光学面46を除き、封止体37によって周囲が封止(トランスファーモールド)されている。 The optical element 32, except for the optical surface 46, surrounding is sealed (transfer molded) by the sealing body 37. こうして、封止体37は、光学素子32,ドライブ回路39およびボンディングワイヤ40等を封止して保護している。 Thus, the sealing body 37, the optical element 32, and protects seal the drive circuit 39 and the bonding wire 40 or the like. また、本実施の形態においては、封止体37によって、上述したコネクタ部35を形成しているのである。 Further, in the present embodiment, the sealing body 37, with each other to form a connector portion 35 described above.

上記光学素子32が発光素子である場合には、発光素子(光学素子)32の光学面46から放射された光は、貫通穴45を通過してレンズ部材38に入射される。 When the optical element 32 is a light emitting element, light emitted from the light emitting element (optical element) 32 of the optical surface 46 is incident on the lens member 38 passes through the through hole 45. 一方、光学素子32が受光素子である場合には、光ファイバ33の一端面33aから出射された光は、レンズ部材38に入射され、レンズ部47によって集光されて貫通穴45を通過し、受光素子(光学素子)32の光学面46に入射されるのである。 On the other hand, when the optical element 32 is a light receiving element, light emitted from one end face 33a of the optical fiber 33 is incident on the lens member 38, is condensed through the through hole 45 by the lens unit 47, receiving element is being incident on the optical surface 46 (optical element) 32.

本実施の形態の場合にも、上記レンズ部材38は、透明接着樹脂41を介してリードフレーム36に接着されているため、透明接着樹脂41をリードフレーム36とレンズ部材38との線膨張係数差による熱応力の緩衝部材として利用することができる。 In the case of this embodiment also, the lens member 38, a transparent adhesive for resin 41 through are bonded to the lead frame 36, the linear expansion coefficient difference of the transparent adhesive resin 41 and the lead frame 36 and the lens member 38 it can be used as a buffer member of the thermal stress due.

上記透明接着樹脂41は、貫通穴45に充填せずに、レンズ部材38の接着部49とリードフレーム36の表面側との間のみに充填しても熱応力の緩和効果が期待できる。 The transparent adhesive resin 41, without filling the through hole 45, relaxation effect of thermal stress be filled only between the surface side of the adhesive portion 49 and the lead frame 36 of the lens member 38 can be expected. しかしながら、透明接着樹脂41が光路の一部に漏れ出た場合には本光結合器31の光学特性が変化するために、光結合器31の製作が困難になってしまう。 However, the transparent adhesive resin 41 in order to vary the optical characteristics of the optical coupler 31 in the case of leaks in a part of the optical path, the fabrication of the optical coupler 31 becomes difficult. 特に、レンズ部材38を小型にした場合に製作が困難になる。 In particular, manufacturing becomes difficult when the lens member 38 in size. 更に、光学面46を覆うことによる光学特性の改善効果(外部取出し効率の向上や反射率の低減)や、光学素子32の外気からの封止効果が得られ難くなる。 Furthermore, (reduction improved and reflectivity of external extraction efficiency) improvement of the optical characteristics by covering the optical surface 46 and sealing effect of the ambient air of the optical element 32 is difficult to obtain. これに対して、本実施の形態のごとく、貫通穴45内に透明接着樹脂41を充填した場合には、水分や不純物が光学面46に付着することを防止でき、光結合器31の耐湿性を向上させることができる。 In contrast, as in this embodiment, when filled with a transparent adhesive resin 41 into the through hole 45 can prevent moisture or impurities from adhering to the optical surface 46, the moisture resistance of the optical coupler 31 it is possible to improve the. したがって、光学素子32の保護と光学特性の安定化という観点からも、透明接着樹脂41を貫通穴45に充填することが好ましいのである。 Therefore, from the viewpoint of the stabilization of the protective and optical properties of the optical element 32, it is the preferred filling the transparent adhesive resin 41 into the through hole 45.

また、上記第3の従来技術における光結合器21(図11参照)と比較した場合には、本光結合器31においては、薄板状のリードフレーム36を鏡筒として利用できるため、低コストであり、部品点数の低減や、小型化が容易となる。 Also, when compared with the optical coupler 21 (see FIG. 11) in the third prior art, in this optical coupler 31, since the availability of thin plate-shaped lead frame 36 as the barrel, at a low cost There, reduction and the number of components, size reduction is facilitated. さらに、リードフレーム36の貫通穴45の形成は、プレス加工やエッチング加工によるリードフレーム36の他のパターン形成と同時に行うことができ、低コスト化できるという利点がある。 Furthermore, formation of the through hole 45 of the lead frame 36, other patterns formed in the lead frame 36 by press working or etching and can be performed at the same time, there is an advantage cost.

次に、本光結合器31の作製方法を、図3に従って説明する。 Next, a method of manufacturing of the optical coupler 31 will be described with reference to FIG. まず、図3(a)に示すように、光学素子32とドライブ回路39とをリードフレーム36に位置合わせを行って接着し、ワイヤーボンディングによって光学素子32の裏面電極(図示せず)やドライブ回路39とリードフレーム36とを、ボンディングワイヤ40によって電気的に接続する。 First, as shown in FIG. 3 (a), the adhesive performed alignment of the optical element 32 and the drive circuit 39 to the lead frame 36, (not shown) the back electrode of the optical element 32 by wire bonding or a drive circuit 39 and the lead frame 36 are electrically connected by a bonding wire 40.

その場合、接着としてAgペーストや半田や金共晶接合等の導電性材料を使用し、光学素子32の光学面46側の面に形成されている電極とリードフレーム36とが電気的に接続されるように接着する。 In that case, using the Ag paste or solder or gold eutectic conductive material of the bonding or the like, and an electrode formed on the surface of the optical surface 46 side of the optical element 32 and the lead frame 36 are electrically connected as an adhesive to adhere to so that. あるいは、電気的な接続を必要としない場合には、導電性を有しない透明な接着剤を使用してもよい。 Alternatively, if you do not require electrical connection may be used a transparent adhesive having no conductivity. この透明な接着剤を使用した場合には、光学面46に接着剤が付着して光学特性が悪化することを防止でき、LEDやPDのように小型の光学素子32を使用する場合には特に好ましい。 When using this transparent adhesive can prevent the optical characteristics adhesive adheres to the optical surface 46 is deteriorated, especially when using compact optical element 32 as an LED or PD preferable. ここで、通常は透明な接着剤であったとしても、光学面46に接着剤が付着した場合には、光学面46表面の屈折率が変化するために光学特性が変化してしまう。 Here, even usually it was a transparent adhesive, when the adhesive on the optical surface 46 is attached, the optical characteristics may change in the refractive index of the optical surface 46 surface changes. しかしながら、本実施の形態においては、後に、貫通穴45内を透明接着樹脂41によって封止するために、透明接着樹脂41の屈折率と光学素子32接着用の接着剤の屈折率とを同等に設定しておけば、光学特性の変化は生じないという利点がある。 However, in this embodiment, after, in order to seal the through hole 45 in the transparent adhesive resin 41, a transparent refractive index of the adhesive resin 41 and the refractive index of the adhesive the optical element 32 adhesive equally if you set the advantage that no change of optical properties.

次に、図3(b)に示すように、トランスファーモールドを行うことよって封止体37を形成する。 Next, as shown in FIG. 3 (b), to form a sealing body 37 I'll be carried out transfer molding. この時、リードフレーム36の表面側を金型によって押さえて、リードフレーム36の光学素子搭載部42における表面側のレンズ部材38を接着する部分に、封止体37の樹脂が回り込むことを防止する。 At this time, the surface side of the lead frame 36 by pressing by the mold, to prevent the portions for bonding the lens member 38 of the surface side of the optical element mounting portion 42 of the lead frame 36, it wraps around the resin sealing body 37 .

次に、図3(c)に示すように、上記透明接着樹脂41を、ディスペンサ等によって光学素子搭載部42の貫通穴45内に充填する。 Next, as shown in FIG. 3 (c), the transparent adhesive resin 41 is filled in the through hole 45 of the optical element mounting portion 42 by a dispenser or the like. 封止体37におけるコネクタ部35の下部には、樹脂溜まり部50を形成しておくことが好ましい。 At the bottom of the connector portion 35 of the sealing body 37, it is preferable to form the resin reservoir 50. この樹脂溜まり部50は、レンズ部材38の平面形状と略同一の平面形状を有して、レンズ部材38が収納される凹部で構成されている。 The resin reservoir 50 may have a planar shape and substantially the same planar shape of the lens member 38, the lens member 38 is composed of a recess to be stored. そして、樹脂溜まり部50は、リードフレーム36の貫通穴45に充填された液状の透明接着樹脂41が貫通穴45から溢れ、レンズ部材38の領域を超えて外部に流出しないようにすると共に、レンズ部材38を透明接着樹脂41によってリードフレーム36の上記表面から浮かし、レンズ部材38をリードフレーム36と接触させない役割を有している。 The resin reservoir 50, together with the transparent adhesive resin 41 of the liquid filled in the through hole 45 of the lead frame 36 overflows from the through hole 45, so as not to flow out beyond the region of the lens member 38, the lens floated from the surface of the lead frame 36 to member 38 by a transparent adhesive resin 41 has a role of not the lens member 38 in contact with the lead frame 36. 尚、透明接着樹脂41の量を少なくして貫通穴45から溢れないように調整してもよいが、透明接着樹脂41が少ないと、レンズ部材38を設置した際に、毛細管現象によってレンズ部材38とリードフレーム36の隙間から透明接着樹脂41が抜け出て、貫通穴45内に透明接着樹脂41を完全に充填できない(気泡が入る)等の問題がある。 It may be adjusted so as not to overflow from the through hole 45 to reduce the amount of transparent adhesive resin 41, but if the transparent adhesive resin 41 is small, upon installing the lens member 38, a lens member by a capillary phenomenon 38 and exits the transparent adhesive resin 41 from a gap of the lead frame 36, can not be completely filled with a transparent adhesive resin 41 in the through hole 45 (bubble spirit) there are problems such.

次に、図3(d)に示すように、上記レンズ部材38の突起部48を貫通穴45に挿入して、レンズ部材38をリードフレーム36の光学素子搭載部42に接着させる。 Next, as shown in FIG. 3 (d), by inserting the protruding portion 48 of the lens member 38 in the through hole 45, to bond the lens member 38 to the optical element mounting portion 42 of the lead frame 36. レンズ部材38と光学素子搭載部42との位置合わせには、樹脂溜まり部50を利用することができる。 The alignment of the lens member 38 and the optical element mounting portion 42 can utilize the resin reservoir 50. すなわち、レンズ部材38の平面形状と略同一の平面形状を有すると共に、樹脂溜まり部50の内径とレンズ部材38における接着部49の外径とを略同等としておくことによって、位置合わせを行うことができるのである。 In other words, which has a planar shape substantially the same planar shape of the lens member 38, by keeping the substantially equal to the outer diameter of the adhesive portion 49 in the inner diameter and the lens member 38 of the resin reservoir 50, it is possible to perform alignment than is possible.

上記レンズ部材38の突起部48を貫通穴45に挿入することによって、貫通穴45内に充填された透明接着樹脂41の一部は、レンズ部材38の突起部48によって押し出されて貫通穴45から光学素子搭載部42の表面側に溢れ出し、封止体37の樹脂溜まり部50に溜まる。 By inserting the protruding portion 48 of the lens member 38 in the through hole 45, a part of the transparent adhesive resin 41 filled in the through hole 45, the through hole 45 is pushed by the protrusion 48 of the lens member 38 overflow on the surface side of the optical element mounting portion 42, it collects in the resin reservoir 50 of the sealing body 37. その結果、レンズ部材38を光学素子搭載部42の箇所に配置した状態において、図3(d)に示すように、レンズ部材38(接着部49)と光学素子搭載部42の表面との間に透明接着樹脂41が充填された状態となる。 As a result, in a state of arranging the lens member 38 at a position of the optical element mounting portion 42, as shown in FIG. 3 (d), between the lens member 38 (adhesive portion 49) and the surface of the optical element mounting portion 42 becomes transparent adhesive resin 41 is filled. また、突起部48の周囲にも透明接着樹脂41が充填された状態となる。 Further, a state in which the transparent adhesive resin 41 around the protrusion 48 is filled. そして、透明接着樹脂41を硬化させることによって本光結合器31が完成する。 Then, the optical coupler 31 is completed by curing the transparent adhesive resin 41. 尚、透明接着樹脂41の硬化は、使用する接着剤により異なるが、加熱や紫外線照射等によって行われる。 The curing of the transparent adhesive resin 41 varies depending on the adhesive used, is carried out by heating or ultraviolet irradiation, or the like.

図2に示すように、上記レンズ部材38の突起部48は、レンズ部47の光軸に直交する方向への寸法(図2中左右方向の寸法)が先端に向かうに連れて減少する所謂テーパ形状を有している。 As shown in FIG. 2, the protrusion 48 of the lens member 38 is a so-called taper dimensions in the direction perpendicular to the optical axis of the lens portion 47 (dimension in FIG. 2 the left-right direction) decreases along the distal end It has a shape. こうすることによって、透明接着樹脂41を貫通穴45から連続して溢れ出させて、レンズ部材38を透明接着樹脂41で均一に接着することができる。 By doing so, the transparent adhesive resin 41 by overflowing continuously from the through-hole 45, the lens member 38 can be uniformly adhered with a transparent adhesive resin 41. また、貫通穴45に気泡が混入することを防止する効果もある。 Further, there is also an effect to prevent air bubbles from entering the through hole 45. すなわち、レンズ部材38を設置する際に貫通穴45内に気泡を巻き込んだとしても、溢れ出る透明接着樹脂41と一緒に気泡を外部に排出することができるのである。 That is, even involving bubbles through hole 45 when installing the lens member 38, it is possible to discharge the air bubbles to the outside together with the transparent adhesive resin 41 overflowing. この突起部48のテーパ形状は、溢れ出させる透明接着樹脂41の量に合せて任意の形状や大きさに最適化される。 The tapered shape of the projection portion 48 is optimized to any shape or size in accordance with the amount of the transparent adhesive resin 41 to overflowing.

更に、上記突起部48は、貫通穴45に充填される透明接着樹脂41の量(体積)を低減させる働きもある。 Furthermore, the protruding portions 48 may also serve to reduce the amount of transparent adhesive resin 41 filled in the through hole 45 (by volume). 透明接着樹脂41の体積が少なくなることによって、熱収縮による体積変動量が低減されるため、より熱応力の影響を受け難くすることができる。 By volume of the transparent adhesive resin 41 is reduced, the volume change amount due to heat shrinkage is reduced, it is possible to make it difficult to be affected more thermal stress. 更にまた、突起部48の形成によってレンズ部材38と透明接着樹脂41との接着面積が大きくなるため、レンズ部材38のリードフレーム36への接着力が向上するという効果もある。 Furthermore, there is the adhesion area between the lens member 38 and the transparent adhesive resin 41 by the formation of the projecting portion 48 is increased, an effect that adhesion to a lead frame 36 of the lens member 38 is improved.

上述したように、本光結合器31のような透明接着樹脂41を貫通穴45に充填する構成の場合には、その作製時(レンズ部材38の接着時)に透明接着樹脂41に気泡が混入しないように、レンズ部材38の形状を工夫することが重要となる。 As described above, in the case of a configuration of filling the transparent adhesive resin 41, such as the optical coupler 31 into the through hole 45, the bubbles in the transparent adhesive resin 41 (adhesive when the lens member 38) produced during the mixing to avoid, it is important to devise a shape of the lens member 38. ここで、レンズ部材38の望ましい形状について、図4に従って説明する。 Here, the desired shape of the lens member 38, will be described with reference to FIG.

図4は、上記レンズ部材38における形状の一例を示している。 Figure 4 shows an example of the shape of the lens member 38. 図4(a)はレンズ部材38をレンズ部47側から見た平面図であり、図4(b)は縦断面図であり、図4(c)は光学素子32側から見た底面図である。 4 (a) is a plan view of the lens member 38 from the lens unit 47 side, and FIG. 4 (b) is a vertical sectional view, FIG. 4 (c) in a bottom view seen from the optical element 32 side is there. 接着部49は、リードフレーム36に対向する面が平坦となっており、突起部48が貫通穴45に挿入された際のストッパー(光学素子搭載部42の表面との距離を一定に保つ)の働きを有している。 Adhesive portion 49 is adapted surface facing the lead frame 36 is flat, the stopper when the protrusion 48 is inserted into the through hole 45 (keep the distance between the surface of the optical element mounting portion 42 at a constant) and it has a function. また、レンズ部材38は、安価な方法である射出成型によって形成することが望ましく、接着部49は、射出成型時のゲート部やエジェクターピン押し当て部としての働きも有している。 The lens member 38 is preferably formed by injection molding is an inexpensive method, the adhesive portion 49 also has function as the abutting portion pushes the gate portion and the ejector pin during the injection molding. 更に、接着部49におけるリードフレーム36に対向する面には、突起部48から半径方向に延在する樹脂流出部(溝部)51を形成することが好ましい。 Further, the surface facing the lead frame 36 in the bonding portion 49, it is preferable to form the resin outflow portion (groove) 51 extending radially from the protrusion 48. この樹脂流出部51は、突起部48を貫通穴45に挿入したときに流出する透明接着樹脂41を樹脂溜まり50に向って排出する役割を有しており、この樹脂流出部51を形成することによって、透明接着樹脂41がより均一に形成されると共に、気泡の混入をより確実に防止することができるのである。 The resin outlet portion 51, the transparent adhesive resin 41 that flows upon insertion of the protruding portion 48 into the through hole 45 has a role to discharge towards the reservoir 50 resin, to form the resin outlet part 51 by, with a transparent adhesive resin 41 is more uniformly formed, it is possible to prevent the mixing of air bubbles more reliably. 尚、樹脂流出部51は、突起部48と連続して形成することで、突起部48によって貫通穴45内から押し出された気泡を含む透明接着樹脂41を効率良く排出させることができるので、より好ましい。 The resin outlet part 51, by forming continuously the projections 48, since the transparent adhesive resin 41 containing air bubbles extruded from the through hole 45 by the projections 48 can be efficiently discharged, and more preferable.

また、上記レンズ部材38における接着部49の外周縁上部には、庇状の樹脂押さえ部52を形成することが好ましい。 Further, the outer peripheral edge top adhesion portion 49 of the lens member 38, it is preferable to form the eaves shape of the resin pressing portion 52. この樹脂押さえ部52は、液状の透明接着樹脂41がレンズ部材38の表面側(レンズ部47側)に回り込むことを防止する働きがあり、レンズ部47に透明接着樹脂41が付着して特性が変化することを防止するのである。 The resin presser part 52 has a function of preventing the transparent adhesive resin 41 of the liquid from flowing on the surface side of the lens member 38 (lens unit 47 side), characteristic adhered transparent adhesive resin 41 to the lens unit 47 is change is to prevent the.

上記透明接着樹脂41の粘度は、貫通穴45への注入時に気泡が混入しないように、10Pa・s以下に設定することが好ましい。 The viscosity of the transparent adhesive resin 41, as air bubbles during injection into the through hole 45 are not mixed, it is preferable to set the following 10 Pa · s. また、封止体37は、光学素子(SiやGaAs)32やボンディングワイヤ(AuやAl)40と線膨張係数が近く、熱伝導性の高い材料が使用される。 Furthermore, the sealing body 37, the optical element (Si or GaAs) 32 and a bonding wire (Au or Al) 40 and the linear expansion coefficient is close, high thermal conductivity material is used. 例えば、光学素子32とボンディングワイヤ40とが、Siの線膨張係数が2.8ppm/Kであり、Auの線膨張係数が14.2ppm/Kである場合には、封止体37の線膨張係数は20ppm/K以下に設定することが好ましい(通常、フィラーを添加していないエポキシ系の樹脂の線膨張係数は60ppm/K程度)。 For example, the optical element 32 and the bonding wire 40, the linear expansion coefficient of Si is 2.8 ppm / K, when the linear expansion coefficient of Au is 14.2ppm / K is the linear expansion of the sealing body 37 coefficient is preferably set to below 20 ppm / K (usually linear expansion coefficient of the epoxy resin without added filler about 60 ppm / K).

次に、本光結合器31を用いて温度サイクル試験を行った結果について説明する。 Next, the results will be described of performing a temperature cycle test using this optical coupler 31. 比較のために、上記第1,第2の従来技術(図9および図10を参照)の光結合器1,11によっても比較試験を行った。 For comparison, the first, also Comparative tests have been carried out by the optical coupler 1 and 11 of the second prior art (see FIGS. 9 and 10).

以下に示す4種類のサンプルを用意した。 We were prepared four types of samples are shown below. そして、温度サイクルの条件を、低温側−40℃、高温側115℃とし、各温度での放置時間を15分とした。 Then, the conditions of the temperature cycle, the low temperature side -40 ° C., and the hot side 115 ° C., and the standing time at each temperature was set to 15 minutes. サイクル数は3000サイクルとし、100サイクルごとに状態を確認した。 The number of cycles and 3000 cycles, to confirm the state in every 100 cycles.
サンプルA:図2に示す本光結合器31:透明接着樹脂41としてシリコン系の樹脂を使用サンプルB:図2に示す本光結合器31:透明接着樹脂41としてエポキシ系の樹脂を使用サンプルC:図9に示す第1の従来技術の光結合器1 Sample A: the optical coupler 31 shown in Figure 2: a transparent use silicon-based resin as the adhesive resin 41 Sample B: the optical coupler 31 shown in Figure 2: Using an epoxy resin as the transparent adhesive resin 41 Sample C : first conventional case shown in FIG. 9 art optical coupler 1
サンプルD:図10に示す第2の従来技術の光結合器11 Sample D: a second prior art optical coupler 11 shown in FIG. 10

共通の部材は、上記発光素子32,3,12として波長650nmのLED(発光部径φ150μm)を用い、リードフレーム36,2,13として厚み250μmの銅合金(線膨張係数17.ppm/K)を用い、ボンディングワイヤ40,8,18としてワイヤ径25μmの金を用いた。 Common member, LED wavelength 650nm as the light emitting element 32,3,12 with (light emitting portion diameter φ150μm), a copper alloy having a thickness of 250μm as a lead frame 36,2,13 (linear expansion coefficient 17.ppm / K) the reference, using gold wire diameter 25μm as the bonding wire 40,8,18. また、各サンプル固有の部材として、レンズ部材38はポリカーボネート製とし、封止体37はフィラー入りエポキシ系の樹脂(線膨張係数18ppm/K)を用い、透明モールド樹脂4,16はフィラー無添加のエポキシ系の樹脂(線膨張係数65ppm/K)を用いた。 Further, as the sample-specific member, the lens member 38 is made of polycarbonate, the sealing body 37 with a filler-containing epoxy resin (linear expansion coefficient 18 ppm / K), a transparent mold resin 4, 16 is a filler not added using an epoxy resin (linear expansion coefficient 65 ppm / K). また、透明接着樹脂41として、サンプルAではシリコン系の樹脂(ヤング率1MPa)を用い、サンプルBではエポキシ系の樹脂(ヤング率3GPa)を用いた。 Further, as the transparent adhesive resin 41, a silicon Sample A based resin (Young's modulus 1 MPa), was used Sample B in epoxy resin (Young's modulus 3 GPa).

上記条件において、温度サイクル試験を行ったところ、上記サンプルCおよびサンプルDにおいては、300サイクル以内で不良が発生した。 In the above conditions was subjected to a temperature cycle test, in the sample C and the sample D, failure occurred within 300 cycles. すなわち、上記サンプルCにおいては、透明モールド樹脂4にクラックが発生し、ボンディングワイヤ8が断線するという不良が発生した。 That is, in the sample C, cracks occurred in the transparent mold resin 4, failure occurred that the bonding wires 8 is disconnected. また、上記サンプルDにおいては、同様の不良に加え、光ファイバ14への入射光量(送信光量)が約50%低下するサンプルも見られた。 In the above samples D, added the same defect, the sample was also observed that the amount of light incident on the optical fiber 14 (transmission light amount) is reduced by about 50%. これは、熱応力によって光学面17から透明モールド樹脂16が剥離し、LED(光学素子)12の光取り出し効率が半減したことが原因と考えられる。 This transparent mold resin 16 is peeled off from the optical surface 17 by thermal stress, LED (optical element) 12 of the light extraction efficiency is probably because it has halved.

一方、上記サンプルAにおいては、3000サイクル終了後も、送信光量の変動は±10%以内であり、レンズ部材38の変形や破損も生じていなかった。 On the other hand, in the sample A, after 3000 cycle end, variation of the transmission light amount is within 10% ±, also did not occur deformation or breakage of the lens member 38. また、上記サンプルBにおいては、送信光量が約20%低下するサンプルがあったが、その他の問題は生じなかった。 In the above sample B, and transmitted light intensity there is a sample of about 20% reduction, and other problems did not occur. 尚、このサンプルBにおいては、透明接着樹脂41としてヤング率の高いエポキシ系の樹脂を使用したために、熱応力によって光学面46から透明接着樹脂41が一部剥離したことが原因と考えられる。 Incidentally, in this example B, and due to the use of high Young's modulus epoxy resin as the transparent adhesive resin 41, transparent adhesive resin 41 from the optical surface 46 by thermal stress it is thought to be due to the partially peeled.

このように、上記第1,第2の従来技術の光結合器1,11においては、熱応力の影響によって温度サイクル試験で透明モールド樹脂4,16のクラック発生や送信光量の半減が発生したのに対し、本実施の形態の光結合器31においては、上述のような不良は発生しなかった。 Thus, the above-described first, in the optical coupler 1 and 11 of the second prior art, the half of the cracking and transmission light amount of the transparent mold resin 4, 16 at a temperature cycle test was caused by the influence of thermal stress contrast, in the optical coupler 31 of the present embodiment, the defect as described above did not occur. 特に、透明接着樹脂41としてヤング率の低いシリコン系の樹脂を用いた場合に、その効果が顕著に現れることが実証された。 In particular, in the case of using a resin of low silicon based Young's modulus as the transparent adhesive resin 41, it was demonstrated that the effect is remarkable.

ここで、上記光学素子32(表面がSiO 2 )と透明接着樹脂41との接着面に働く剪断応力(−40℃の場合)を有限要素法によるシミュレーションで求めたところ、上記サンプルBで用いたエポキシ系の樹脂(ヤング率3GPa、線膨張係数70ppm/K)では66MPaであった。 Here, the optical element 32 (the surface SiO 2) was determined shear stress acting on the bonding surface between the transparent adhesive resin 41 (for -40 ° C.) in the simulation by a finite element method was used in the sample B epoxy resin (Young's modulus 3 GPa, the linear expansion coefficient 70 ppm / K) was the 66 MPa. 一方、光学素子32と透明接着樹脂41との接着強度(剪断接着強度)を測定したところ、上記サンプルBで用いたエポキシ系の樹脂で40MPaであり、接着強度よりも熱による剪断応力の方が大きくなっている。 Meanwhile, the measured adhesion strength between the optical element 32 and the transparent adhesive resin 41 (shear adhesive strength) is 40MPa with an epoxy resin used in the sample B, and towards the shear stress due to heat than the adhesive strength It is larger. 一方、よりヤング率の低いエポキシ系の樹脂(ヤング率1GPa、線膨張係数70ppm/K)で計算を行ったところ、剪断応力が22MPaで、接着強度の方が高くなった。 On the other hand, more young lower epoxy resins (Young's modulus 1 GPa, the linear expansion coefficient 70 ppm / K) was subjected to calculation, the shear stress at 22 MPa, better adhesive strength was high. この後者の樹脂を使用して、上述した温度サイクル試験を行ったところ、送信光量の変動がシリコン系の樹脂の場合と同等の±10%以内となった。 The use of the latter resin, was subjected to temperature cycle test described above, variation of the transmission light amount becomes within ± 10% equal to that of the resin of silicon. 以上のことより、透明接着樹脂41としては、応力の緩和効果が高いヤング率が1GPa以下の樹脂を用いることが好ましい。 From the above, the transparent adhesive resin 41, relaxation effect is high Young's modulus of the stress it is preferred to use the following resins 1 GPa. 特に、シリコン系の樹脂は、ヤング率が低く、光学素子32の封止効果もあるため、より好ましい。 In particular, the resin of the silicon, the Young's modulus is low, since some sealing effect of the optical element 32, and more preferably.

勿論、上記第1,第2の従来技術における光結合器1,11においても、温度範囲を狭く(例えば−20℃〜80℃程度)すれば、上述したような問題は発生しない。 Of course, the first, in the optical coupler 1, 11 in the second prior art, when a narrow temperature range (e.g., -20 ° C. to 80 ° C. C.), there is no problem as described above. すなわち、本実施の形態における光結合器31を使用することによって、より広い温度範囲での使用が可能となるのである。 That is, by using an optical coupler 31 of the present embodiment, it become possible to use in a wider temperature range.

以下、上述した本実施の形態による光結合器の変形例を、図5から図8に基づいて説明する。 Hereinafter, a modification of the optical coupler according to the present embodiment described above will be described with reference to FIGS. 5-8. 但し、図2に示す光結合器31における構成と同じ構成を有する部材には、図2と同じ番号を付して、詳細な説明は省略する。 However, the members having the same configuration as the optical coupler 31 shown in FIG. 2 are denoted by the same numbers as in FIG. 2, a detailed description thereof will be omitted. 尚、図5から図8は、図2に示す光結合器31の構成とは異なる構成の要点を説明するための概略図であり、光学素子32,レンズ部材38,リードフレーム36の光学素子搭載部42,透明接着樹脂41,封止体37およびそれらに相当する部材以外の部材は省略している。 Incidentally, FIGS. 5-8 is a schematic view for explaining the gist of a different structure from the structure of the optical coupler 31 shown in FIG. 2, the optical element 32, the lens member 38, the optical element mounting of the lead frame 36 part 42, a transparent adhesive resin 41, the sealing body 37 and the member other than the corresponding members to those are omitted.

図5に示す光結合器61は、リードフレーム36の光学素子搭載部42における貫通穴62を、光学素子32が配置される側が小径(直径は光学面46のサイズに略等しい)となるテーパ形状としたものである。 Optical coupler 61 shown in FIG. 5, tapered through-holes 62 in the optical element mounting portion 42 of the lead frame 36, the side small diameter of the optical element 32 is disposed (diameter approximately equal to the size of the optical surface 46) it is obtained by the. 上記構成において、貫通穴62の内周面63を反射ミラーとして利用するのである。 In the above structure, it is to utilize the inner circumferential surface 63 of the through hole 62 as a reflecting mirror. ここで、光学素子32としてLED等の発光素子を用いる場合には、発光素子32から放射される光のうち、放射角の狭い光はそのまま貫通孔62を通過してレンズ部47に入射され、屈折されて光ファイバ33に入射される。 Here, in the case of using a light emitting device such as an LED as the optical element 32, among the light emitted from the light emitting element 32, narrow light angle of radiation is incident on the lens unit 47 as it passes through the through-hole 62, It is refracted and enters the optical fiber 33. 一方、光学素子32から放射される光のうち、放射角の広い光は貫通穴62のテーパ部(内周面63)で反射された後に、レンズ部47に入射され、屈折されて上記光ファイバ33に入射される。 On the other hand, among the light emitted from the optical element 32, after the wide light angle of radiation is reflected by the taper portion of the through hole 62 (inner circumferential surface 63), is incident on the lens unit 47, refracted by the optical fiber It is incident on 33. したがって、上記光学素子32として放射角度の広いLED等を使用した場合であっても、光学素子32から出射される光を高効率で光ファイバ33に入射させることができるのである。 Therefore, even when using a wide radiation angle LED or the like as the optical element 32, it is possible to enter the light emitted from the optical element 32 to the optical fiber 33 with high efficiency.

また、上記光学素子32としてPD等の受光素子を用いる場合にも、入射光を貫通穴62のテーパ部(内周面63)によって反射することにより、高い集光効果を得ることができる。 In the case of using a light receiving element such as a PD as the optical element 32 also, by reflecting by the tapered portion of the through hole 62 of the incident light (the inner circumferential surface 63), it is possible to obtain a high light condensing effect. 尚、貫通孔62は、エッチングやプレス加工等によってリードフレーム36のパターニング加工の際に同時に形成することができるため、価格を増大させることなく低価格の光結合器61を得ることができる。 The through-hole 62, it is possible to simultaneously formed during patterning of the lead frame 36 by etching or press working, it is possible to obtain a low-cost optical coupler 61 without increasing the price.

図6に示す光結合器71は、リードフレーム36の光学素子搭載部42における貫通穴72と光学素子32との間にサブマウント73を介在させたものである。 Optical coupler shown in FIG. 6 71 is obtained by interposing a submount 73 between the through-hole 72 and the optical element 32 in the optical element mounting portion 42 of the lead frame 36. 上記構成において、サブマウント73には、厚さ方向に貫通した穴でなる光通過部74、あるいは、上記穴が光学的に透明な材料で埋められてなる光通過部74が、形成されている。 In the above structure, the submount 73, the light passing portion 74 formed of penetrating in the thickness direction hole or the light passage portion 74 where the hole is filled with an optically transparent material is formed . また、光学素子32はサブマウント73に接着されている。 The optical element 32 is bonded to the submount 73. そして、サブマウント73には光学素子32の電極(図示せず)と電気的に接続される電極(図示せず)を形成し、ボンディングワイヤ(図示せず)によってリードフレーム36やドライバ回路39と電気的に結合させることも可能である。 Then, electrodes (not shown) of the optical element 32 to the submount 73 and electrically forms a connected thereto electrode (not shown), the lead frame 36 and driver circuit 39 by a bonding wire (not shown) it is also possible to electrically couple. 尚、リードフレーム36の貫通穴72は、サブマウント73の光通過部74の大径部よりも大径に形成される。 The through hole 72 of the lead frame 36 is formed to have a larger diameter than the large diameter portion of the light-passing section 74 of the submount 73. また、リードフレーム36とサブマウント73とは必ずしも電気的に結合させる必要はないため、任意の接着剤によって接着することができる。 Further, since it is not always necessary to electrically couple the lead frame 36 and the sub-mount 73 may be bonded by any bonding agent.

上記サブマウント73としては、Si基板やガラス基板等を用いることができる。 As the submount 73 can be used Si substrate, a glass substrate or the like. 例えば、Si基板を用いる場合には、光通過部74としては、単結晶Si基板を異方性エッチングにより加工した貫通穴を使用することが好ましい。 For example, when using a Si substrate as the light-passing section 74, it is preferable to use a through-hole of the single-crystal Si substrate is processed by anisotropic etching. 例えば、KOH(水酸化カリウム)で単結晶Siの(100)面をエッチングすることによって、54.74°の角度を有する(111)面が、正確な角度を有する平滑面として得ることができる。 For example, by etching the (100) plane of the single crystal Si by KOH (potassium hydroxide), it can be (111) plane having an angle of 54.74 ° is obtained as a smooth surface with the correct angle. この場合には、図5に示す光結合器61の場合のように、リードフレーム36の貫通穴62をテーパ状に加工する場合に比べて、加工精度や面精度が良く、反射ミラーとして高い性能を得ることができる。 In this case, as in the case of the optical coupler 61 shown in FIG. 5, as compared with the case of processing the through-hole 62 of the lead frame 36 in a tapered shape, good machining precision and surface precision, high performance as a reflective mirror it is possible to obtain. 更には、Siは熱伝導性が高く、光学素子32としてSiを用いる場合にはサブマウント(Si基板)73と光学素子32とに線膨張係数の差がなく、光学素子32への応力や熱抵抗を低減することが可能になる。 Furthermore, Si has a high thermal conductivity, submount (Si substrate) 73 and the optical element 32 and no difference in linear expansion coefficient in the case of using Si as the optical element 32, the stress and heat to the optical element 32 it is possible to reduce the resistance.

また、上記サブマウント73として、ガラス基板を用いても良い。 Further, as the sub-mount 73 may be a glass substrate. ガラス基板は光学的に透明であるため、光通過部74としての貫通穴を形成する必要がない。 Since the glass substrate is optically transparent, it is not necessary to form a through hole in the light-passing section 74. 更に、パイレックスガラス等はSi(光学素子32)と線膨張係数が近く、ガラスの種類を選別することによって、光学素子32への応力を低減することができる。 Further, Pyrex glass, etc. Si (optical element 32) and the linear expansion coefficient is close, by selecting the type of glass, it is possible to reduce the stress on the optical element 32. 更にまた、光通過部74に凸レンズやフレネルレンズを形成して、入出射する光を集光することも可能である。 Furthermore, the light-passing section 74 to form a convex lens or a Fresnel lens, it is possible to collect light for input and output.

図7に示す光結合器81は、図2に示す光結合器31のレンズ部材38に形成されている突起部48に相当する突起部が形成されないレンズ部材82を用いるものである。 Optical coupler shown in FIG. 7 81 is to use the lens member 82 the protrusions are not formed corresponding to the projections 48 formed on the lens member 38 of the optical coupler 31 shown in FIG. 上記構成において、例えば、低粘度(0.1Pa・s以下)の透明接着樹脂41を使用する場合等には、透明接着樹脂41の流動性が高く、気泡が排出され易い。 In the above configuration, for example, in a case such as the use of transparent adhesive resin 41 of low viscosity (0.1 Pa · s or less), high fluidity of the transparent adhesive resin 41 easily bubbles are discharged. そのために、レンズ部材82に上記突起部を形成せずに、樹脂流出部(溝部)51を形成するだけで十分接着時の気泡の発生を抑制することができ、レンズ部材82の形成が容易になる。 Therefore, without forming the protrusions on the lens member 82, only by forming the resin outflow portion (groove) 51 it is possible to suppress the occurrence of air bubbles at the time enough adhesion, easy formation of the lens member 82 Become.

図8に示す光結合器91は、樹脂溜まり部93を、封止体94にではなく、リードフレーム92に形成したものである。 Optical coupler 91 shown in FIG. 8, the resin reservoir 93, not on the sealing body 94, and is formed on the lead frame 92. 上記構成において、リードフレーム92における貫通穴95の外周部の表面に、レンズ部材38の平面形状と略同一の平面形状を有する凹部を形成することによって、樹脂溜まり部93とするのである。 In the above structure, the surface of the outer peripheral portion of the through hole 95 of the lead frame 92, by forming a recess having a planar shape and substantially the same planar shape of the lens member 38 is to the resin reservoir 93. 例えば、封止体94によりコネクタ部35(図2参照)を形成しない場合等には、リードフレーム92の表面側に封止体94を形成しないことによって、光結合器91の薄型化を図ることができる。 For example, the like when not forming a connector portion 35 (see FIG. 2) by the sealing body 94, by not forming the sealing body 94 on the surface side of the lead frame 92, to reduce the thickness of the optical coupler 91 can. そのような場合には、リードフレーム92に樹脂溜まり部93を形成することによって、光結合器31,61,71,81における樹脂溜まり部50と同様の機能を得ることができるのである。 In such a case, by forming the resin reservoir 93 to the lead frame 92, it is possible to obtain the same function as the resin reservoir 50 in the optical coupler 31,61,71,81.

以上のごとく、本実施の形態における光結合器30,31,61,71,81,91によれば、上記レンズ部材55,38,82に生じる熱応力を低減することができ、また、フィラーを添加した封止体37,94によって封止することができるため、例えば−40℃から115℃のように、広い温度範囲の環境下で使用することが可能になる。 As described above, according to the optical coupler 30,31,61,71,81,91 in the present embodiment, it is possible to reduce the thermal stress generated in the lens member 55,38,82, also, the filler because the sealing body 37,94 added can be sealed, for example, as from -40 ℃ of 115 ° C., it is possible to use in an environment of a wide temperature range. 更には、リードフレーム36,92を、レンズ部材38,82を固定する鏡筒として利用することができ、部品点数を低減して、小型で安価な光結合器31,61,71,81,91を得ることができる。 Furthermore, the lead frame 36,92, can be utilized as a lens barrel for fixing the lens member 38 and 82, by reducing the number of parts, compact and inexpensive optical coupler 31,61,71,81,91 it is possible to obtain. 更にまた、レンズ部材38,82の形状を工夫することによって、気泡の混入がなく安定した性能が得られる31,61,71,81,91を得ることができる。 Furthermore, by devising the shape of the lens member 38, 82, it can be obtained 31,61,71,81,91 the performance of bubbles is stabilized without obtain.

この発明の光結合器の第1実施の形態における縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view of a first embodiment of the optical coupler of the present invention. 第2実施の形態における縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view of the second embodiment. 図2に示す光結合器の作製手順を示す縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view showing a manufacturing procedure of the optical coupler shown in FIG. 図2におけるレンズ部材の形状の説明図である。 It is an explanatory view of the shape of the lens member in FIG. 図2に示す光結合器の変形例を示す図である。 It is a diagram showing a modification of the optical coupler shown in FIG. 図5とは異なる変形例を示す図である。 It is a diagram showing another modification to the Fig. 図5および図6とは異なる変形例を示す図である。 It is a diagram showing another modification to the FIGS. 図5〜図7とは異なる変形例を示す図である。 It is a diagram showing another modification to the FIGS. 5-7. 従来の光結合器における縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view of a conventional optical coupler. 図9とは異なる従来の光結合器における縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view of a different conventional optical coupler and FIG. 図9および図10とは異なる従来の光結合器における縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view of a different conventional optical coupler with FIGS.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

30,31,61,71,81,91…光結合器、 30,31,61,71,81,91 ... optical coupler,
32…光学素子、 32 ... optical element,
33…光ファイバ、 33 ... optical fiber,
34…プラグ、 34 ... plug,
35…コネクタ部、 35 ... connector portion,
36,92…リードフレーム、 36,92 ... lead frame,
37,94…封止体、 37,94 ... sealing body,
38,55,82…レンズ部材、 38,55,82 ... lens member,
39…ドライブ回路、 39 ... drive circuit,
40,40a,40b…ボンディングワイヤ、 40, 40a, 40b ... bonding wire,
41…透明接着樹脂、 41 ... transparent adhesive resin,
45,62,72,95…貫通穴、 45,62,72,95 ... through hole,
46…光学面、 46 ... optical surface,
47,56…レンズ部、 47,56 ... lens unit,
48…突起部、 48 ... protrusion,
49,57…接着部、 49 and 57 ... adhesive portion,
50,58,93…樹脂溜まり部、 50,58,93 ... resin reservoir,
51…樹脂流出部(溝部)、 51 ... resin outflow portion (groove),
52…樹脂押さえ部、 52 ... resin presser part,
59…接着樹脂充填部、 59 ... adhesive resin filling portion,
63…貫通穴の内周面、 63 ... inner circumferential surface of the through hole,
73…サブマウント、 73 ... sub-mount,
74…光通過部。 74 ... light passing portions.

Claims (12)

  1. 光学素子と、 And the optical element,
    上記光学素子が搭載されると共に、上記光学素子と電気的に接続されたリードフレームと、 Together with the optical element is mounted, the lead frame is electrically connected to the optical element,
    上記光学素子に対して入射あるいは出射する光を集光するレンズを含むレンズ部材とを備え、 Light entering or exiting with respect to the optical element and a lens member including a lens for focusing,
    上記レンズ部材は、上記レンズが、上記光学素子における光が入射あるいは出射する面である光学面に対向するように配置されており、 The lens member, said lens is disposed such that the light in the optical element is opposite the optical surface is a surface incident or emitted,
    上記レンズ部材と上記光学素子の光学面との間には透明樹脂が介在していることを特徴とする光結合器。 Optical coupler, wherein the transparent resin is interposed between the optical surface of the lens member and the optical element.
  2. 請求項1に記載の光結合器において、 An optical coupler according to claim 1,
    上記透明樹脂は、上記リードフレームにおける上記レンズ部材が配置されている側の面上にも広がっており、 The transparent resin is spread also on the surface where the lens member is disposed in the lead frame,
    上記レンズ部材は、上記リードフレームの面上に広がっている上記透明樹脂を介して上記リードフレームに接着されており、上記リードフレームとは直接接触しないようになっていることを特徴とする光結合器。 The lens member is optically coupled, characterized in that is bonded to the lead frame via the transparent resin is spread on the surface of the lead frame, and the lead frame so as not to directly contact vessel.
  3. 請求項1あるいは請求項2に記載の光結合器において、 An optical coupler according to claim 1 or claim 2,
    上記透明樹脂は、ヤング率が1GPa以下であることを特徴とする光結合器。 The transparent resin is, optical coupler, wherein the Young's modulus is less than 1 GPa.
  4. 請求項1乃至請求項3の何れか一つに記載の光結合器において、 In claim 1 optical coupler according to claim 3,
    上記透明樹脂は、シリコン系化合物であることを特徴とする光結合器。 Optical coupler, wherein said transparent resin is a silicon-based compound.
  5. 請求項1乃至請求項4の何れか一つに記載の光結合器において、 In claim 1 optical coupler according to claim 4,
    少なくとも上記レンズ部材および上記透明樹脂を除く部分を、フィラー入りの樹脂で封止したことを特徴とする光結合器。 A portion except at least said lens member and the transparent resin, an optical coupler, characterized in that sealed with filler-containing resin.
  6. 請求項5に記載の光結合器において、 An optical coupler according to claim 5,
    上記フィラー入り樹脂に、上記レンズ部材と上記光学素子の光学面との間に充填された上記透明樹脂が上記レンズ部材の領域を超えて広がることを防止する樹脂溜まり部を設けたことを特徴とする光結合器。 In the filler-containing resin, and characterized in that filled the transparent resin between the optical surface of the lens member and the optical element is provided with a resin reservoir that prevents spread beyond the area of ​​the lens member optical coupler for.
  7. 請求項6に記載の光結合器において、 An optical coupler according to claim 6,
    上記樹脂溜まり部は、上記レンズ部材の平面形状と略同一の平面形状を有すると共に、上記レンズ部材が収納される凹部でなり、 The resin reservoir portion, which has a planar shape substantially the same planar shape of the lens member, made of a recess in which the lens member is accommodated,
    上記樹脂溜まり部における開口部の周囲には、上記光学素子に対して入出射する光を伝播する光ファイバの先端部が嵌合されると共に、上記嵌合された光ファイバの先端部と上記レンズ部材との位置合わせを行うコネクタ部が設けられていることを特徴とする光結合器。 Around the openings in the resin reservoir, the the tip portion of the optical fiber that propagates the light incident and exit is fitted to the optical element, the mated optical fiber tip and the lens optical coupler, wherein the connector portion to align the member.
  8. 請求項1乃至請求項7の何れか一つに記載の光結合器において、 An optical coupler according to any one of claims 1 to 7,
    上記リードフレームには貫通穴が形成されており、 In the lead frame is formed with a through hole,
    上記光学素子は、上記光学面を上記リードフレームに形成された上記貫通穴内に位置させると共に、上記貫通穴における一方の開口を塞ぐように配置されており、 The optical element, the optical surface with is positioned above the through hole formed in the lead frame is disposed so as to close the one opening of the through hole,
    上記レンズ部材は、上記レンズの光軸が上記リードフレームに形成された上記貫通穴内を貫通すると共に、上記貫通穴における他方の開口を塞ぐように配置されており、 The lens member, together with the optical axis of the lens passes through the through hole formed in the lead frame, are arranged so as to close the other opening of the through hole,
    上記貫通穴内には上記透明樹脂が充填されていることを特徴とする光結合器。 Optical coupler, characterized in that the transparent resin is filled in the through hole.
  9. 請求項8に記載の光結合器において、 An optical coupler according to claim 8,
    上記レンズ部材における上記リードフレームに対向する面には、上記レンズ部材が上記リードフレームの貫通穴における上記他方の開口を塞ぐように配置された際に、当該リードフレームの貫通穴に挿入される突起部が設けられていることを特徴とする光結合器。 The surface opposite to the lead frame in the lens member, when the lens member is disposed so as to close the other opening of the through hole of the lead frame, is inserted into the through hole of the lead frame protrusions optical coupler, characterized in that parts are provided.
  10. 請求項9に記載の光結合器において、 An optical coupler according to claim 9,
    上記レンズ部材の突起部は、上記光軸に直交する方向への寸法が先端に向かうに連れて減少するテーパ形状になっていることを特徴とする光結合器。 Protrusion of the lens member, the optical coupler, wherein the dimension in the direction perpendicular to the optical axis is in decreasing taper taken to toward the tip.
  11. 請求項8乃至請求項10の何れか一つに記載の光結合器において、 An optical coupler according to any one of claims 8 to 10,
    上記レンズ部材における上記リードフレームに対向する面には、上記リードフレームの貫通穴と外部とに連通する溝部が設けられていることを特徴とする光結合器。 The surface opposite to the lead frame in the lens member, the optical coupler, wherein the groove that communicates with the through hole and the outside of the lead frame is provided.
  12. 請求項8乃至請求項11の何れか一つに記載の光結合器において、 An optical coupler according to any one of claims 8 to 11,
    上記リードフレームの貫通穴における内周面は、上記光学素子に対して入射あるいは出射する光を反射する反射面となっていることを特徴とする光結合器。 Inner peripheral surface, an optical coupler, characterized in that has a reflecting surface for reflecting light incident or outgoing with respect to the optical element in the through hole of the lead frame.
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